RU147147U1 - Химический реактор для проведения гетерогенных процессов - Google Patents

Abstract

Химический реактор для проведения гетерогенных процессов, содержащий корпус с теплообменной рубашкой и крышкой с загрузочным устройством, перемешивающее устройство, барботер, отличающийся тем, что реактор дополнительно снабжён циркуляционной трубой с теплообменной поверхностью, на внутренней стороне которой расположены отражательные перегородки с зазором и которая связана с корпусом радиальными пластинами, при этом загрузочное устройство выполнено в виде трубы, которая снабжена отражательным зонтом, а перемешивающее устройство выполнено в виде двух последовательно установленных мешалок, расположенных на консольном валу, при этом нижняя мешалка трёхлопастная и предназначена для распределения и/или растворения твердого материала и газа, а верхняя мешалка открытая турбинная и предназначена для диспергирования газа в жидкости и интенсификации процесса.

Description

Полезная модель относится к конструкции реакционных аппаратов малого объема, используемого для проведения гетерогенных химических реакций с присутствием твердой, жидкой и газообразной фаз.

Известен химический реактор для проведения гетерогенных процессов, содержащий корпус с теплообменной рубашкой, вал с перемешивающим устройством, барботер, двухрядный змеевик, отражательные перегородки. Недостатком реактора является конструкция отражательных перегородок, перемешивающих устройств, которые не обеспечивают достаточную интенсификацию массо- и теплообменных процессов (Васильцов Э.А., Ушаков В.Г. Аппараты для перемешивания жидких сред. Справочное пособие. Л.: Машиностроения. Ленинград, отделение. 1979, 272 с.)

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является химический реактор малого объема для проведения гетерогенных процессов, содержащий корпус с теплообменной рубашкой, перемешивающее устройство, боковые направляющие устройства, барботер и двухрядный змеевик, выполненный таким образом, что расстояние между витками змеевика в свету составляет 0,5-0,8 диаметра трубы змеевика, расстояние между рядами змеевика равно 1,2 диаметра трубы, и вместе с барботером он образует диффузор с конусом в нижней части сепаратора, а на выходе из диффузора размещается дополнительно направляющие турбулирующие устройства, которое выполнено в виде пяти пластин пропеллерного типа с шириной пластины, равной 1/3 ее длины, и установлено под углом 90° к направлению движения перемешивающего потока (RU №2132726. МПК B01J 8/10. Опубл. 10.07.1999).

Недостатком такого реактора является то, что процесс протекает в нерациональном потоке реакционной среды и наличие многорядного змеевика усложняет промывку и эксплуатацию реактора. Его нельзя применять в непрерывном режиме рабаты.

Задача, на решение которой направлено заявляемое техническое решение заключается в разработке конструкции химического реактора малого объема для проведения процессов в гетерогенных средах, расширяющего ассортимент реакторов данного назначения.

Технический результат заключается в интенсификации массо- и теплообменных процессов, упрощение устройства.

Технический результат достигается тем, что химический реактор для проведения гетерогенных процессов, содержащий корпус с теплообменной рубашкой и крышкой с загрузочным устройством, перемешивающее устройство, барботер, согласно полезной модели реактор дополнительно снабжен циркуляционной трубой с теплообменной поверхностью на внутренней стороне которой расположены отражательные перегородки с зазором и которая связана с корпусом радиальными пластинами, при этом загрузочное устройство выполнено в виде трубы, которая снабжена отражательным зонтом, а перемешивающее устройство выполнено в виде двух последовательно установленных мешалок, расположенных на консольном валу, при этом нижняя мешалка трехлопастная и предназначена для распределения и растворения твердого материала и газа, а верхняя мешалка открытая турбинная и предназначена для диспергирования газа в жидкости и интенсификации процесса.

Химический реактор, представленный на фиг. состоит из корпуса с теплообменной рубашкой 1, эллиптического днища 2, привода 3, крышки 4, загрузочной трубы 5, отражательного зонта 6, циркуляционной трубы с теплообменной поверхностью 7, консольного вала 8, трехлопастной мешалки 9 и открытой турбинной мешалки 10, барботера 11, радиальные пластины для крепления циркуляционной трубы к корпусу 12.

Корпус 1 выполнен из нержавеющей стали диаметром (D) 400 мм. Диаметр циркуляционной трубы 5 (d) - 250 мм. Отношение d/D=0,62. Высота циркуляционной трубы H=(3-6)d. Мешалки стандартные диаметром (d_меш) 80 мм. При этом Г_D=D/d_меш=3,1. Все размеры приняты минимально допустимые, которые рекомендованы для моделирования химико-технологических процессов. Объем реактора позволяет нарабатывать опытные партии продукции.

Химический реактор может работать в периодическом и непрерывном режиме.

В периодическом режиме реактор работает следующим образом: загружают необходимое количество жидких компонентов, включают мешалки 9, 10. При использовании твердых компонентов (реагенты или катализаторы) их расчетное количество загружают через загрузочную трубу 5 под слой жидкости. По мере надобности включают подачу тепло- или хладоносителя в теплообменную рубашку и в полость теплообмена циркуляционной трубы 7, которая увеличивает поверхность теплообмена и позволяет поддерживать оптимальную температуру процесса (реакции). При необходимости через барботер 11 подают сжатый воздух или газообразный реагент. Для отделения воздуха или газов, которые используются в реакции или выделяются в процессе синтеза, от жидкостной реакционной массы и предотвращения уноса жидких или твердых компонентов служит отражательный зонт 6.

Смесь компонентов интенсивно перемешивается при вращении мешалок 9, 10, барботером 11 и отражательными перегородками циркуляционной трубы 7, что обеспечивает турбулентное движение реакционной массы через циркуляционную трубу 7 снизу вверх и ее повторный возврат во внутреннее пространство реактора. Радиальные пластины для крепления циркуляционной трубы к корпусу 12 способствуют дополнительной турбулизации рабочей смеси в зоне между корпусом 1 и циркуляционной трубой 7 и высокому коэффициенту теплоотдачи.

Интенсификация движения реакционной массы позволяют резко увеличить интенсивность тепло- и массообмена с сокращением цикла периодической реакции и уменьшением выхода побочных продуктов реакции. По окончании процесса реакционную массу охлаждают и выгружают из реактора через нижний штуцер.

При непрерывном режиме процесс проводят, как описано, при непрерывной загрузке реагентов и выводе продуктов реакции при стационарных условиях работы.

Отличие заявляемого ректора от известного заключается в оснащение устройства циркуляционной трубой вместо двухрядного змеевика, перемешивающего устройства, снабженного двумя разными мешалками, наличием отражательного зонта для сепарации газожидкостного потока, возможностью ведения процесса в периодическом и непрерывном режимах.

В циркуляционной трубе с поверхностью теплообмена обрабатывается (перемешивается) двумя различными мешалками на одном консольном валу: нижняя мешалка трехлопастная для создания насосного эффекта необходимого для распределения и растворения твердого материала; вторая мешалка открытая турбинная для диспергирования газа в жидкости и интенсификации процесса; подача теплоносителя в полость циркуляционной трубы позволяет поддерживать оптимальную температуру реакции (процесса): для отделения газожидкостного потока на трубе подачи твердого вещества расположен отражательный зонт.

Таким образом заявляемое устройство расширяет ассортимент устройств данного назначения

Claims (1)

1. Химический реактор для проведения гетерогенных процессов, содержащий корпус с теплообменной рубашкой и крышкой с загрузочным устройством, перемешивающее устройство, барботер, отличающийся тем, что реактор дополнительно снабжён циркуляционной трубой с теплообменной поверхностью, на внутренней стороне которой расположены отражательные перегородки с зазором и которая связана с корпусом радиальными пластинами, при этом загрузочное устройство выполнено в виде трубы, которая снабжена отражательным зонтом, а перемешивающее устройство выполнено в виде двух последовательно установленных мешалок, расположенных на консольном валу, при этом нижняя мешалка трёхлопастная и предназначена для распределения и/или растворения твердого материала и газа, а верхняя мешалка открытая турбинная и предназначена для диспергирования газа в жидкости и интенсификации процесса.

   

Images