RU1808366C - Реактор дл проведени химических процессов - Google Patents

Abstract

Область использовани : изобретение относитс  к аппаратам дл  проведени  хи1 мических реакций в гетерогенных системах газ-жидкость или жидкость - жидкость и имеет конструкцию, позвол ющую использовать кинетическую энергию взаимодействующих потоков дл  усилени  турбулизэции и создани  дополнительных зон циркул ции реакционной смеси. Сущность изобретени : реактор содержит корпус, средство .ввода реагентов в виде форсунки, последовательно и соосно соединенные с ней и размещенные внутри корпуса эжектор и циклонный смеситель в виду мультигидро- циклона, имеющего центральную распределительную камеру и размещенные по ее периферии циклонные элементы с патрубками дл  выхода ут желенной фазы, которые выведены в приемную камеру эжектора и образуют в местах входа в нее кольцевые периферийные щели. 3 ил.

Description

Изобретение относитс  к конструкции аппаратов дл  проведени  химических реакций в гетерогенных системах газ-жидкость или жидкость-жидкость с испарением легкокип щего компонента, и может быть использовано в различных производствах химической и нефтехимической промышленности , в частности, дл  проведени  реакций в присутствии жидкофазных катализаторов, реакций с интенсивным выделением тепла.

Целью изобретени   вл етс  снижение энергопотреблени  и повышение производительности реактора путем увеличени  турбулизации и создани  дополнительных зон циркул ции реакционной смеси.

На фиг. 1 изображен продольный разрез реактора; на фиг.2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг. 1.

Реактор дл  проведени  химических процессов содержит вертикально установленный цилиндрический корпус 1 с днищем 2 и крышкой 3, средство ввода реагентов в виде форсунки 4 с входными штуцерами 5, 6 и выходным соплом 7, соединенным с центральным штуцером 8 днища корпуса. В крышке корпуса имеетс  штуцер 9 дл  вывода продуктов реакции.

В корпусе 1 соосно с форсункой 4 последовательно размещены и закреплены на днище 2 эжектор 10 и мультигидроциклон 11. Выходное сопло 7 форсунки 4 через штуцер 8 соединено с рабочим соплом 12 эжектора , а диффузор 13 эжектора соединен с

О 00

иэ о о

цилиндрической распределительной камерой 14 мультигидроциклона. Циклонные элементы 15 размещены осесимметрично по периферии распределительной камеры 14, соединены с ней щелевыми тангенциальными каналами 16 и обращены разгрузочными патрубками 17 вверх в полость 18 реакционного пространства корпуса 1, а патрубки 19 выхода ут желенной фазы выведены в приемную камеру 20 эжектора и образуют в местах входа в нее периферийные кольцевые щели 21.

Существенными отличи ми за вленного устройства  вл ютс  последовательное и соосное соединение в нем форсунки, эжектора и циклонного смесител , использование в качестве циклонного смесител  мультигидроциклона, имеющего центральную распределительную камеру и размещенные осесимметрично по ее периферии циклонные элементы, у которых патрубки выхода ут желенной фазы выведены в приемную камеру эжектора и образуют в местах входа в нее периферийные кольцевые щели.

Такое взаимное расположение узлов реактора и конструкции примененного в нем циклонного смесител  позвол ют использовать кинетическую энергию взаимодействующих потоков дл  организации в реакционном пространстве дополнительных зон циркул ции и зон испарени  низкокип щего компонента, а также создает в нем кавитационный режим мэссобмена, при котором значительно интенсифицируютс  химические реакции.

Реактор работает следующим образом.

Реагенты 1 и 11 под избыточным давлением подаютс  через штуцеры 5 и 6, соответственно , в форсунку 4. В данном реакторе предпочтительнее использовать форсунку по Авторскому свидетельству СССР № 1095746, кл. F 23 D 11 /34. 1982, или аналогичного типа.

В форсунке 4 потоки реагентов генерируют упругие колебани  звуковой частоты и взаимодействуют, образу  выеокодиспер- гированную реакционную смесь, котора  через выходное сопло 7 форсунки и штуцер 8 корпуса реактора под избыточным давлением поступает в рабочее сопло 12 эжектора 10.

Реакционна  смесь из диффузора 13 эжектора выбрасываетс  в распределительную камеру 14 мультигидроциклона 11 и, распредел  сь по щелевым тангенциальным каналам 16, поступает в циклонные элементы 15, расположенные осесимметрично, с целью выравнивани  гидродинамических характеристик вход щих потоков.

В циклонных элементах 15 реакционна  смесь приобретает направленное вращательное движение, под действием которого ут желенна  фаза концентрируетс  вдоль

стенок патрубков 29, стека  по ним в приемную камеру 20 эжектора, а облегченна  фаза через разгрузочные патрубки 17 вихревыми потоками выходит в полость 18 реакционного пространства корпуса 1 реактора.

0 Ут желенна  фаза из приемной камеры 20 инжектируетс  рабочим потоком, выход щим из сопла 12, и вновь возвращаетс  в циклонные элементы 15. Недостающее балансовое количество инжектируемого пото5 ка восполн етс  за счет поступлени  смеси из верхней реакционной зоны корпуса 1 в приемную камеру 20 эжектора через периферийные кольцевые щели 21. При этом в

системе эжектор-мультигидроциклон созда0 етс  зона устойчивой циркул ции реакционной смеси с повышенным содержанием ут желенной фазы. Продукты реакции III вывод тс  из реактора через штуцер 9.

При проведении реакции в системе газ5 жидкость выход щий из форсунки 4 Газожидкостный поток возбуждает в эжекторе 10 кавитационный режим, усиливающий турбулизацию и массообмен, а в нижней зоне реактора возникают циркул ционные

0 потоки жидкой фазы, увеличивающие врем  пребывани  ее в аппарате, что позвол ет повысить удельную нагрузку реактора.

В случае проведени  экзотермической реакции в системе жидкость-жидкость, ког5 да один из компонентов низкокип щий, в циклонных элементах 15 и приемной камере 20 создаютс  зоны интенсивного его испарени . При этом циркул ционные потоки и вс  реакционна  масса охлаждаютс , тем0 .пература в зоне реакции стабилизируетс , а в эжекторе возникает кавитационный режим , аналогичный тому, как это происходит при проведении реакции в системе газ-жидкость .

5При проведении реакции с использованием гетерогенного катализатора, например , в виде комплекса, имеющего более высокую плотность относительно компонентов сырь , в устройстве за счет циркул 0 ции ут желенной фазы обеспечиваетс  поддержание повышенной концентрации катализатора в зоне реакции, при относительно невысокой концентрации его в исходной смеси. Это позвол ет в одном случае

5 снизить удельный расход катализатора на процесс, в другом - интенсифицировать реакцию и увеличить производительность аппарата .

Таким образом.совокупность кавитаци- онного воздействи  на диспергированную

смесь реагентов, создани  дополнительных зон циркул ции внутри реактора и обеспечени  условий дл  испарени  низкокип щих компонентов в зонах реакционного пространства позвол ет снизить энергопотребление , значительно интенсифицировать массообмен и повысить производительность аппарата при проведении химических реакций в системах газ-жидкость и жидкость-жидкость .

Предлагаемый реактор найдет применение в процессах полимеризации, алкили- ровани ,сульфировани , окислени  и р де других, широко распространенных в химической и нефтехимической отрасл х промышленности .

формула изобретени  Реактор дл  проведени  химических процессов, содержащий вертикальный цилиндрический корпус с днищем и крышкой, средство ввода реагентов в виде форсунки, эжектор, циклонный смеситель и штуцер вывода продуктов реакции, отличэющийс   тем. что. с целью снижени  энергопотреблени  и повышени  производительности за счет усилени  турбулизации и циркул ции реакционной смеси форсунка, эжектор и циклонный смеситель установлены соосно и последовательно соединены между собой, при этом циклонный смеситель выполнен в виде мультигидроциклона с цилиндрической распределительной камерой и размещенных осесимметрично по ее

периферии циклонных элементов, с патрубками выхода ут желенной фазы, выведенными в приемную камеру эжектора и образующими в местах входа в нее периферийные кольцевые щели.

Фиг.2

фиг.З