RU1787518C - Реактор - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к химическому машиностроению, в частности к реакторам дл  проведени  химических реакций в пленочном режиме течени  реакционной смеси . Цель изобретени  состоит в увеличении производительности реактора и достигаетс  за счет установки снаружи корпуса реактора рубашки с патрубками ввода и вывода охлаждающего или нагревающего агента, к которой прикреплен коллектор с патрубком вывода продукта, причем бокова  поверхность корпуса выполнена конической с отверсти ми, соединенными посредством отводных трубок, проход щих через рубашку, с коллектором . 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к области химического машиностроени  и предназначено дл  проведени  химических реакций в пленочном режиме.

Известен аппарат, содержащий корпус установленной в верхней части форсункой дл  подачи одной компоненты, в нижней части установлен кольцевой коллектор дл  подачи второй компоненты с соплами, установленными тангенциально,в дне аппарата установлен патрубок готового продукта. Недостатком указанного аппарата  вл етс  сложность системы подачи второго реагента , невозможность использовани  аппарата дл  проведени  процессов с большим тепловыделением .

Известен также аппарат, содержащий корпус с тангенциальным патрубком ввода одного реагента, с которым совмещена винтова  серповидна  вставка, в верхней части корпуса установлена форсунка дл  подачи второго реагента, с нижней частью корпуса соединен патрубок отвода .готового продукта . Недостатком данного аппарата  вл етс  невозможность проведени  процессов с большим тепловыделением.

Целью изобретени   вл етс  увеличение производительности реактора.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в реакторе, содержащем вертикально установленный корпус с тангенциальным патрубком ввода реагента, совмещенный с винтовой серповидной вставкой, установленной в верхней части боковой поверхности корпуса, форсунку ввода второго реагента, расположенную на оси корпуса, патрубок вывода продукта, введены новые элементы; а именно: снаружи корпуса установлена рубашка с патрубками ввода и вывода охлаждающего агента, к которой прикреплен коллектор с патрубком вывода продукта, причем бокова  поверхность корпуса выполнена конической с отверсти ми, соединенными посредством отводных трубок , проход щих через рубашку, с коллектором .

(Л

С

vi со VI ел

В данном реакторе более т желый компонент , вышедший из форсунки, попадает на вращающуюс  вокруг оси реактора поверхность более легкого компонента, проникает внутрь сло  реагента, при этом протекает химическа  реакци  с выделением тепла. Так как слой более легкого реагента из-за взаимодействи  с охлаждающей пов ерхноЪтью поступает охлажденным, а второй рШРеНт поступает в слой в виде капель, то выделившеес  тепло поглощаетс  более легким реагентом. Реакционна  смесь с частично образовавшимс  продуктом под действием центробежной силы прижимаетс  к стенкам корпуса и проходит в отвод щие трубки, где реакци  протекает полностью при интенсивном охлаждении. Таким образом, использование отвод щих трубок позвол ет: отбирать реакционную смесь рассредоточенно по мере ее образовани  и интенсивно ее охлаждать и тем самым полностью проводить процесс в оптимальном режиме (без осмолени ), четко выдержать температуру в зоне реакции и тем самым ликвидировать побочные реакции; реакционна  смесь из-за резкого изменени  направлени  движени  и резкого возрастани  сдвиговых напр жений (вли ние стенок более существенно) подвергаетс  интенсивному перемешиванию, что увеличивает выход реакции, ускор ет процесс получени  продукта; наличие систем трубок с интенсивным перемешиванием позвол ет получить большую производительность реактора из-за возможности существенного увеличени  подачи реагентов; реактор более безопасный во взрывоопасном отношении, так как протекающие химические процессы локализованы в отвод щих трубках и интенсивно охлаждаютс ; сн ть тепловую нагрузку вдоль реактора.

В результате выполнени  боковой стенки корпуса в виде конуса удаетс  поддерживать интенсивное вращательное движение смеси, так как уменьшаетс  радиус корпуса, а момент количества движени  практически посто нен.

На чертеже представлен реактор в разрезе .

Реактор содержит корпус 1, имеющий коническую боковую поверхность 2 и крышки 3, в нижней части корпуса установлен патрубок 4 вывода готового продукта, в верхней части корпуса установлен тангенциальный патрубок 5 ввода реагента, совмещенный с винтовой серповидной вставкой 6. На оси реактора установлена форсунка 7 дл  подачи второго реагента. С боковой поверхностью 2 соединена рубашка 8 с патрубком ввода 9 и вывода 10 охлаждающего или нагревающего агента, к рубашке прикреплен коллектор 11 с быходным патрубком 12. Коллектор 11 соединен с корпусом 1 отвод щими трубками 13. Реактор работает следующим образом.

Более легкий реагент через патрубок 5 подаетс  в корпус 1 тангенциально, движетс  вдоль винтовой серповидной вставки 6,

стекает через край вставки и равномерно распредел етс  вдоль боковой поверхности 2, стекает вниз, враща сь относительно оси реактора. Более т желый реагент распыл етс  форсункой 7 на вращающийс 

слой более легкого реагента, проходит этот слой и вместе с образовавшимс  продуктом удал етс  через отвод щие трубки 14 в коллектор 11, В рубашку 8 непрерывно подаетс  через патрубок 9 охлаждающий агент,

который выводитс  через патрубок 10. Реакционна  масса интенсивно охлаждаетс  агентом в отвод щих трубках 13. Готовый продукт удал етс  из коллектора 11 через патрубок 12 и из корпуса реактора через

патрубок 4. Наличие крышки 3 не позвол ет капл м-, реакционной смеси уноситс  из реактора . Следует отметить, что наличие интенсивного вращени  реакционной смеси на боковой конической стенке позвол ет: 1)

прижимать к стенке под действием центробежной силы готовый продукт и реакционную массу с максимальным количеством более т желого реагента и удал ть их в отвод щие трубки; 2) интенсивно перемешивать реакционный объем, что позвол ет избежать больших температур в зоне реакции и интенсивно охлаждать слой жидкости охлаждающим агентом, движущимс  в рубашке 8; 3) подавать под напором реакционную массу в отвод щие трубки 13, что улучшает услови  перемешивани  в них. Кроме того, подача реакционного раствора в отвод щие трубки приводит к интенсивному перемешиванию в слое жидкости на

стенке 2,

В реакторе уставка отвод щих трубок позвол ет осуществить интенсивное перемешивание в пленочном потоке, что снижает размеры и количество локальных зон

перегрева, резко уменьшает врем  их жизни . Реакционна  масса, достигающа  входных отверстий отвод щих трубок, проваливаетс  в них. При этом за входными отверсти ми отвод щих трубок наблюдаетс  резкое падение уровн  пленочного течени  реакционной массы, куда устремл етс  реакционна  масса с обоих краев с большим уровнем жидкости. В результате столкновени  потоков движущихс  с обоих краев навстречу друг другу, а также вследствие

резкого понижени  уровн  происходит интенсивное волнообразование с большой.ам- плитудой. Данное волнообразование с большой амплитудой приводит к по влению интенсивных крупномасштабных вих- ревыхобразований, которые перемещаютс  внутри объема жидкости, интенсивно его перемешивани . Если учесть, что отверстий много и одни волны будут накладыватьс  на другие, то эффек- тивность перемешивани  будет достаточно высокой. То есть отвод щие трубки выполн ют еще одну функцию -  вл ютс  смесительными элементами в самой пленке жидкости, текущей по конической поверх- ности, в дополнении к трем уже имеющимс  функци м.

Таким образом, в предложенном реакторе удаетс  проводить процессы с интенсивным выделением тепла или с интенсивным подогревом реакционной смеси, если вместо охлаждающего агента в рубашку подавать нагревающий агент. Кроме того, производительность реактора существенно увеличиваетс , так как улучшаютс  услови  перемешивани . Производительность реактора повышаетс  согласно лабораторным исследовани м на модельных установках на 30 - 50% по сравнению с прототипом.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Реактор дл  проведени  химических реакций в пленочном режиме течени  реакционной смеси, содержащий вертикально установленный корпус с тангенциальным патрубком ввода реагента, совмещенным с винтовой серповидной вставкой, установленной в верхней части боковой поверхности корпуса, форсунку ввода второго компонента, расположенную по оси корпуса , патрубок вывода продукта, отличающийс  тем, что, с целью увеличени  производительности реактора, снаружи корпуса установлена рубашка с патрубком ввода и вывода охлаждающего или нагревающего агента, к которой прикреплен коллектор с патрубком вывода продукта, причем бокова  поверхность корпуса выполнена конической с отверсти ми, соединенными посредством отводных трубок, проход щих через рубашку, с коллектором.