RU2256495C1 - Gas-liquid reactor (versions) - Google Patents

Gas-liquid reactor (versions) Download PDF

Info

Publication number
RU2256495C1
RU2256495C1 RU2004120638/15A RU2004120638A RU2256495C1 RU 2256495 C1 RU2256495 C1 RU 2256495C1 RU 2004120638/15 A RU2004120638/15 A RU 2004120638/15A RU 2004120638 A RU2004120638 A RU 2004120638A RU 2256495 C1 RU2256495 C1 RU 2256495C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pipe
liquid
nozzle
ejector
reactor
Prior art date
Application number
RU2004120638/15A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
А.А. Иванов (RU)
А.А. Иванов
Ю.А. Сергеев (RU)
Ю.А. Сергеев
Р.В. Андержанов (RU)
Р.В. Андержанов
Н.М. Кузнецов (RU)
Н.М. Кузнецов
А.А. Прокопьев (RU)
А.А. Прокопьев
А.В. Солдатов (RU)
А.В. Солдатов
В.В. Потапов (RU)
В.В. Потапов
Original Assignee
Открытое Акционерное Общество "Научно-Исследовательский И Проектный Институт Карбамида И Продуктов Органического Синтеза" (Оао Ниик)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое Акционерное Общество "Научно-Исследовательский И Проектный Институт Карбамида И Продуктов Органического Синтеза" (Оао Ниик) filed Critical Открытое Акционерное Общество "Научно-Исследовательский И Проектный Институт Карбамида И Продуктов Органического Синтеза" (Оао Ниик)
Priority to RU2004120638/15A priority Critical patent/RU2256495C1/en
Priority to PCT/RU2005/000323 priority patent/WO2006006889A1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2256495C1 publication Critical patent/RU2256495C1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J10/00Chemical processes in general for reacting liquid with gaseous media other than in the presence of solid particles, or apparatus specially adapted therefor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/26Nozzle-type reactors, i.e. the distribution of the initial reactants within the reactor is effected by their introduction or injection through nozzles

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Abstract

FIELD: chemical and petrochemical industries; gas-liquid reactors.
SUBSTANCE: the invention is pertaining to the field of chemical and petrochemical industries, in particular, to hardware of the chemical processes running in the gas-liquid medium and may be used for industrial production of carbamide. Versions of the gas-liquid reactors contain a vertical body with branch-pipes for feeding of the liquid and gaseous reactants and a branch-pipe for withdrawal of the liquid and gaseous products of the reaction. Inside the body there is a cyclone ejector mounted near to the bottom of the reactor on the axial space interval from a nozzle to the bottom equal to 0.2-0.5 the internal diameter of the body of the reactor. The ejector includes a tangential branch-pipe connected to the branch-pipe of feeding of the liquid reactant, a coaxial pipe and a nozzle directed towards the bottom of the reactor. The first version provides that the upper end of the coaxial pipe is connected to the branch-pipe of feeding of a gaseous reactant and its lower end is supplied with a vane swirler and placed above the nozzle section of the cyclone ejector. The tangential inlet branch-pipe is placed so, that the direction of the streams rotating was equal. In the second version the upper end of the coaxial pipe is connected to a coaxial to it cylindrical component containing the tangential branch-pipe connected to the branch-pipe of the gaseous reactant feeding. The tangential inlet branch-pipes are placed so, that the rotating direction of the tangential streams are equal, the lower end of the coaxial pipe is placed above the nozzle section of the cyclone ejector. At presence of two or more liquid or gaseous reactants the gas-liquid reactors can contain at least one additional ejector with a tangential branch-pipe of the reactant feeding. The additional ejector is placed between the coaxial pipe and the body of the main cyclone ejector. The offered invention allows to intensify the process of the reactants mixing and to boost a degree of dispersion of the gas.
EFFECT: the invention allows to intensify the process of the reactants mixing and to boost a degree of dispersions of the gas.
4 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к аппаратурному оформлению химических процессов, протекающих в газожидкостной среде, а именно к конструкции газожидкостного реактора с восходящим однонаправленньм движением фаз. Изобретение может быть использовано, в частности, для промышленного получения карбамида.The invention relates to the hardware design of chemical processes occurring in a gas-liquid medium, namely, to the design of a gas-liquid reactor with ascending unidirectional phase motion. The invention can be used, in particular, for the industrial production of urea.

Эффективное проведение процессов в колонных газожидкостных реакторах с восходящим однонаправленным движением фаз возможно только в условиях равномерного распределения скоростей, размеров пузырей и газосодержания по сечению восходящего газожидкостного потока. Указанное распределение зависит от конструктивных особенностей реактора.Effective processes in columned gas-liquid reactors with ascending unidirectional phase motion are possible only under conditions of uniform distribution of velocities, bubble sizes and gas content over the cross section of the ascending gas-liquid flow. The specified distribution depends on the design features of the reactor.

Известен газожидкостный реактор, содержащий вертикальный цилиндрический корпус с двумя патрубками ввода жидких реагентов и патрубком ввода газообразного реагента, расположенными в нижней части реактора, патрубком вывода продуктов реакции, расположенным в верхней части реактора, и колпачковое смесительное устройство, расположенное над патрубками ввода реагентов (SU 1088779, В 01 J 10/00, 19/00, 1984). Исходные реагенты вводят в реактор раздельными струйно-осевыми потоками через три патрубка. Пройдя смесительное устройство, потоки поступают в реакционное пространство в виде смеси.Known gas-liquid reactor containing a vertical cylindrical body with two nozzles for introducing liquid reagents and a nozzle for introducing a gaseous reagent located in the lower part of the reactor, a nozzle for withdrawing reaction products located in the upper part of the reactor, and a cap mixing device located above the nozzles for introducing reagents (SU 1088779 , 01 J 10/00, 19/00, 1984). The starting reagents are introduced into the reactor by separate axial jet flows through three nozzles. Having passed the mixing device, the flows enter the reaction space as a mixture.

Недостатком данной конструкции реактора является низкая интенсивность смешения реагентов и недостаточная степень диспергирования газа в нижней части реактора вследствие раздельного ввода реагентов и слабой турбулизации потока на выходе из смесителя.The disadvantage of this reactor design is the low intensity of the mixing of the reagents and the insufficient degree of dispersion of the gas in the lower part of the reactor due to the separate input of the reagents and poor turbulence of the stream at the outlet of the mixer.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному реактору является газожидкостный реактор, содержащий вертикальный цилиндрический корпус с патрубками ввода жидких и газообразного реагентов, патрубком вывода продуктов реакции и патрубком вывода отходящих газов, распределительное устройство для подачи газообразного реагента, расположенное в нижней части реактора, установленную ниже патрубка вывода продуктов реакции полую коническую поверхность, обращенную открытым основанием к днищу реактора, установленный под конической поверхностью циклонный эжектор с тангенциальным патрубком, соединенным с одним из патрубков ввода жидкого реагента, соплом, направленным в сторону днища реактора, и коаксиальной трубой, расположенной внутри эжектора, причем верхний конец трубы соединен с объемом полой конической поверхности, а нижний ее конец расположен на уровне среза сопла над распределительным устройством для подачи газообразного реагента (SU 1648544, В 01 J 19/00, В 01 D 53/18, 1991).The closest in technical essence to the proposed reactor is a gas-liquid reactor containing a vertical cylindrical body with nozzles for introducing liquid and gaseous reagents, a nozzle for withdrawing reaction products and a nozzle for discharging exhaust gases, a distributor for supplying a gaseous reagent located in the lower part of the reactor, installed below the nozzle the output of the reaction products a hollow conical surface facing an open base to the bottom of the reactor, mounted under a conical a cyclone ejector with a tangential nozzle connected to one of the liquid reagent inlet nozzles, a nozzle directed towards the bottom of the reactor, and a coaxial pipe located inside the ejector, the upper end of the pipe connected to the volume of the hollow conical surface and its lower end located at a nozzle cut-off above the distribution device for supplying a gaseous reagent (SU 1648544, B 01 J 19/00, B 01 D 53/18, 1991).

При работе реактора один из жидких реагентов подают в объем реактора, а другой - через тангенциальный патрубок в полость циклонного эжектора. Пройдя патрубок ввода и распределительное устройство, газообразный реагент барботирует через реакционную массу, заполняющую корпус реактора. Часть газообразного реагента, не вступившего в реакцию, собирается под конической поверхностью. Внутри эжектора благодаря тангенциальному вводу жидкий реагент приобретает вращательное движение в виде однослойного потока. Вращающийся поток жидкого реагента, выходя из сопла циклонного эжектора и обтекая нижний срез трубы, создает внутри нее разрежение. Благодаря разрежению на нижнем срезе трубы непрореагировавший газообразный реагент отсасывается из-под конической поверхности в трубу и отбрасывается в нижнюю часть реактора вращающимся потоком жидкого реагента, выходящим из сопла циклонного эжектора. Таким образом, наличие в реакторе циклонного эжектора описанной конструкции обеспечивает дополнительное диспергирование газовой фазы на выходе из эжектора и многократную циркуляцию газовой фазы.During the operation of the reactor, one of the liquid reagents is fed into the reactor volume, and the other through the tangential branch pipe into the cavity of the cyclone ejector. Having passed the inlet pipe and switchgear, a gaseous reagent sparges through the reaction mass filling the reactor vessel. A portion of the unreacted gaseous reactant is collected under the conical surface. Inside the ejector due to the tangential entry, the liquid reagent acquires a rotational motion in the form of a single-layer flow. A rotating stream of liquid reagent, leaving the nozzle of the cyclone ejector and flowing around the lower section of the pipe, creates a vacuum inside it. Due to the rarefaction in the lower section of the pipe, unreacted gaseous reactant is sucked out from under the conical surface into the pipe and thrown into the lower part of the reactor by a rotating stream of liquid reactant exiting the nozzle of the cyclone ejector. Thus, the presence of the described construction in the reactor of a cyclone ejector provides additional dispersion of the gas phase at the outlet of the ejector and multiple circulation of the gas phase.

Турбулентная закрученная струя, выходящая из сопла циклонного эжектора вблизи распределительного устройства, вызывает дробление пузырей, выходящих из него, и тем самым увеличивает массообмен в зоне барботажа. Однако вследствие широкого угла раскрытия закрученной струи пузыри, выходящие из газораспределительного устройства, вытесняются на периферию реакционного объема и большая их часть поднимается на поверхность жидкости через кольцевой зазор между польм конусом и корпусом реактора, не участвуя в циркуляционном перемешивании и не подвергаясь турбулентному диспергированию на выходе из сопла циклонного эжектора. В результате распределение времени пребывания газа в реакционном объеме оказывается неравномерным, а дисперсный состав пузырей существенно неоднородным.A turbulent swirling jet exiting the nozzle of the cyclone ejector near the switchgear causes crushing of the bubbles exiting from it, and thereby increases mass transfer in the bubble zone. However, due to the wide opening angle of the swirling jet, the bubbles leaving the gas distribution device are forced out to the periphery of the reaction volume and most of them rise to the surface of the liquid through the annular gap between the polme cone and the reactor vessel, without participating in the circulating stirring and without undergoing turbulent dispersion at the exit of nozzles of a cyclone ejector. As a result, the distribution of the residence time of the gas in the reaction volume turns out to be uneven, and the dispersed composition of the bubbles is substantially inhomogeneous.

Для данной конструкции реактора характерно также неравномерное распределение газа в объеме жидкости из-за раздельного ввода реагентов (первый жидкий реагент вводится в реакционный объем нисходящей закрученной струей, второй жидкий реагент - боковой струей, направленной вдоль образующей днища, а газообразный реагент - в виде кольцевого потока всплывающих пузырей, выходящих из отверстий газораспределительного устройства), в результате чего под газораспределительным устройством и над полым конусом образуются застойные жидкостные зоны, не заполняемые пузырями. Кроме того, при больших расходах газа ввиду ограниченной эжекционной способности циклонного эжектора под польм конусом возможно образование газового мешка.This reactor design is also characterized by an uneven distribution of gas in the liquid volume due to the separate injection of reagents (the first liquid reagent is introduced into the reaction volume by a downward swirling jet, the second liquid reagent is introduced by a side stream directed along the generatrix of the bottom, and the gaseous reagent is in the form of an annular pop-up bubbles emerging from the openings of the gas distribution device), as a result of which stagnant liquid zones are formed under the gas distribution device and above the hollow cone, not filled with bubbles. In addition, at high gas flow rates, due to the limited ejection ability of the cyclone ejector under the polm cone, a gas bag can be formed.

Указанные особенности вышеописанной конструкции делают проведение процессов в таких реакторах недостаточно эффективным.These features of the above construction make carrying out processes in such reactors not efficient enough.

Задачей является повышение эффективности проведения процессов в газожидкостных реакторах с восходящим однонаправленным движением фаз за счет достижения равномерного распределения скоростей, размеров пузырей и газосодержания по сечению восходящего газожидкостного потока.The objective is to increase the efficiency of processes in gas-liquid reactors with ascending unidirectional phase motion by achieving a uniform distribution of velocities, bubble sizes and gas content over the cross section of the ascending gas-liquid flow.

Поставленная задача решается совершенствованием конструкции газожидкостного реактора.The problem is solved by improving the design of a gas-liquid reactor.

Техническим результатом, который может быть получен при использовании изобретения, является интенсификация смешения реагентов и повышение степени диспергирования газа.The technical result that can be obtained by using the invention is the intensification of the mixing of reagents and increasing the degree of dispersion of the gas.

Для достижения указанного технического результата предложено два варианта конструкции газожидкостного реактора.To achieve the technical result, two design options for a gas-liquid reactor are proposed.

В первом варианте предложен газожидкостный реактор, содержащий вертикальный корпус с патрубками ввода жидкого и газообразного реагентов, патрубком вывода продуктов реакции и размещенный внутри корпуса циклонный эжектор, включающий тангенциальный патрубок, соединенный с патрубком ввода жидкого реагента, коаксиальную трубу и сопло, направленное в сторону днища реактора, отличающийся тем, что верхний конец коаксиальной трубы соединен с патрубком ввода газообразного реагента, а нижний ее конец снабжен лопастным завихрителем и расположен выше среза сопла циклонного эжектора, причем тангенциальный патрубок эжектора расположен таким образом, чтобы направление вращения потоков было одинаковым, циклонный эжектор установлен вблизи днища реактора на осевом расстоянии от сопла до днища, равном 0,2-0,5 внутреннего диаметра корпуса реактора.In the first embodiment, a gas-liquid reactor is proposed, comprising a vertical casing with nozzles for introducing liquid and gaseous reagents, a nozzle for withdrawing reaction products and a cyclone ejector located inside the housing, including a tangential nozzle connected to the nozzle for introducing a liquid reagent, a coaxial pipe and a nozzle directed toward the bottom of the reactor characterized in that the upper end of the coaxial pipe is connected to the inlet of the gaseous reactant, and its lower end is equipped with a blade swirl and is located n above the nozzle exit of the cyclone ejector, the tangential nozzle of the ejector being located so that the direction of rotation of the flows is the same, the cyclone ejector is installed near the bottom of the reactor at an axial distance from the nozzle to the bottom equal to 0.2-0.5 of the inner diameter of the reactor vessel.

При наличии двух или более жидких или газообразных реагентов газожидкостный реактор может содержать, по крайней мере, один дополнительный эжектор с тангенциальным патрубком ввода реагента, размещенный между коаксиальной трубой и корпусом основного циклонного эжектора.In the presence of two or more liquid or gaseous reagents, the gas-liquid reactor may contain at least one additional ejector with a tangential reagent inlet pipe located between the coaxial tube and the main cyclone ejector body.

Во втором варианте предложен газожидкостный реактор, содержащий вертикальный корпус с патрубками ввода жидкого и газообразного реагентов, патрубком вывода продуктов реакции и размещенный внутри корпуса циклонный эжектор, включающий тангенциальный патрубок, соединенный с патрубком ввода жидкого реагента, коаксиальную трубу и сопло, направленное в сторону днища реактора, отличающийся тем, что верхний конец коаксиальной трубы присоединен к соосному ей цилиндрическому элементу, содержащему тангенциальный патрубок, соединенный с патрубком ввода газообразного реагента, причем тангенциальные входные патрубки расположены таким образом, чтобы направление вращения тангенциальных потоков было одинаковым, нижний конец коаксиальной трубы расположен выше среза сопла циклонного эжектора, циклонный эжектор установлен вблизи днища реактора на осевом расстоянии от сопла до днища, равном 0,2-0,5 внутреннего диаметра корпуса реактора.In the second embodiment, a gas-liquid reactor is proposed, comprising a vertical body with nozzles for introducing liquid and gaseous reagents, a nozzle for withdrawing reaction products and a cyclone ejector located inside the housing, including a tangential nozzle connected to the nozzle for introducing a liquid reagent, a coaxial pipe and a nozzle directed toward the bottom of the reactor characterized in that the upper end of the coaxial pipe is connected to a coaxial cylindrical element containing a tangential pipe connected to the pipe com for introducing a gaseous reagent, and the tangential inlet nozzles are located so that the direction of rotation of the tangential flows is the same, the lower end of the coaxial pipe is located above the nozzle exit of the cyclone ejector, the cyclone ejector is installed near the bottom of the reactor at an axial distance from the nozzle to the bottom of 0.2 -0.5 of the inner diameter of the reactor vessel.

При наличии двух или более жидких или газообразных реагентов газожидкостный реактор может содержать, по крайней мере, один дополнительный эжектор с тангенциальным патрубком ввода реагента, размещенный между коаксиальной трубой и корпусом основного циклонного эжектора.In the presence of two or more liquid or gaseous reagents, the gas-liquid reactor may contain at least one additional ejector with a tangential reagent inlet pipe located between the coaxial tube and the main cyclone ejector body.

Интенсификация смешения реагентов и повышение степени диспергирования газа в обоих вариантах достигаются за счет обеспечения движения реагентов в циклонном эжекторе в виде многослойного потока с концентрическими вращающимися слоями относительно небольшой толщины. Такой характер движения потока обеспечивает невысокую степень взаимного диспергирования слоев при их движении в эжекторе и вместе с тем чрезвычайно интенсивное взаимное диспергирование и равномерное распределение реагентов при выходе этого потока в объем реактора.Intensification of the mixing of reagents and increasing the degree of dispersion of the gas in both versions are achieved by ensuring the movement of the reagents in the cyclone ejector in the form of a multilayer flow with concentric rotating layers of relatively small thickness. This nature of the flow movement provides a low degree of mutual dispersion of the layers during their movement in the ejector, and at the same time, extremely intense mutual dispersion and uniform distribution of reagents when this stream enters the reactor volume.

Такое движение реагентов в эжекторе в обоих вариантах создается путем совместного ввода в эжектор вращающихся потоков реагентов. Для этого в первом варианте верхний конец коаксиальной трубы соединен с патрубком ввода газообразного реагента, а нижний ее конец снабжен лопастньм завихрителем и расположен выше среза сопла циклонного эжектора. Во втором варианте верхний конец коаксиальной трубы присоединен к соосному ей цилиндрическому элементу, содержащему тангенциальный патрубок, соединенный с патрубком ввода газообразного реагента, а нижний конец коаксиальной трубы расположен выше среза сопла циклонного эжектора.Such a movement of the reagents in the ejector in both cases is created by jointly introducing the rotating reagent flows into the ejector. For this, in the first embodiment, the upper end of the coaxial pipe is connected to the inlet of the gaseous reagent, and its lower end is equipped with a blade swirl and is located above the nozzle exit of the cyclone ejector. In the second embodiment, the upper end of the coaxial pipe is connected to a coaxial cylindrical element containing a tangential pipe connected to the inlet of the gaseous reactant, and the lower end of the coaxial pipe is located above the nozzle exit of the cyclone ejector.

Размещение циклонного эжектора вблизи днища реактора исключает образование застойной придонной зоны и вызывает дополнительную турбулизацию потока при изменении направления движения струи, обеспечивая тем самым дополнительное диспергирование газовой фазы.Placing a cyclone ejector near the bottom of the reactor eliminates the formation of a stagnant bottom zone and causes additional flow turbulence when the direction of the jet is changed, thereby providing additional dispersion of the gas phase.

Размещение циклонного эжектора на осевом расстоянии от сопла до днища, равном 0,2-0,5 диаметра корпуса реактора, обеспечивает оптимальное сочетание интенсивного диспергирования газа с равномерным рассеиванием турбулентной струи, в результате чего в реакторе формируется восходящий газожидкостный поток, дисперсность которого достаточно высока и однородна по сечению.Placing a cyclone ejector at an axial distance from the nozzle to the bottom, equal to 0.2-0.5 of the diameter of the reactor vessel, provides the optimal combination of intense dispersion of the gas with uniform dispersion of the turbulent jet, as a result of which an upward gas-liquid flow is formed in the reactor, the dispersion of which is quite high and homogeneous in cross section.

Сущность вариантов изобретения иллюстрируется прилагаемыми фиг.1-4. На фиг.1 изображен в продольном и поперечном разрезе реактор по первому варианту с вводом одного газового и одного жидкостного потока, на фиг.2 - реактор по первому варианту с вводом одного газового и двух жидкостных потоков, на фиг.3 - реактор по второму варианту с вводом одного газового и одного жидкостного потока, на фиг.4 - реактор по второму варианту с вводом одного газового и двух жидкостных потоков.The essence of the invention is illustrated by the attached figures 1-4. Figure 1 shows a longitudinal and transverse section of the reactor according to the first embodiment with the introduction of one gas and one liquid stream, figure 2 - the reactor according to the first embodiment with the introduction of one gas and two liquid flows, figure 3 - the reactor according to the second embodiment with the introduction of one gas and one liquid stream, Fig. 4 shows a reactor according to the second embodiment with the introduction of one gas and two liquid flows.

В соответствии с фиг.1 реактор состоит из корпуса 1 с патрубками ввода жидкого 2 и газообразного 3 реагентов, патрубком вывода продуктов реакции 4, циклонного эжектора 5 с коаксиальной трубой 6, лопастным завихрителем газового потока 7 и выходным соплом 8.In accordance with figure 1, the reactor consists of a housing 1 with nozzles for introducing liquid 2 and gaseous 3 reagents, a nozzle for withdrawing reaction products 4, a cyclone ejector 5 with a coaxial pipe 6, a blade swirl of the gas stream 7 and an outlet nozzle 8.

Реактор работает следующим образом. Жидкий реагент из патрубка 2 через тангенциальный ввод поступает в эжектор 5, где приобретает интенсивное закрученное движение. Из патрубка 3 и коаксиальной трубы 6 в эжектор 5 поступает газообразный реагент, поток которого закручивается при прохождении через завихритель 7.The reactor operates as follows. The liquid reagent from the pipe 2 through the tangential input enters the ejector 5, where it acquires an intense swirling movement. From the pipe 3 and the coaxial pipe 6, a gaseous reactant enters the ejector 5, the flow of which swirls as it passes through the swirl 7.

В результате однонаправленного вращения жидкого и газообразного реагентов в циклонном эжекторе 5 формируется структурированный вращающийся поток, в котором за счет центробежных сил реагенты распределяются по плотности: через осевую зону выходного сопла 8 движется газообразный реагент, через периферийную зону - жидкий реагент.As a result of unidirectional rotation of the liquid and gaseous reactants, a structured rotating flow is formed in the cyclone ejector 5, in which, due to centrifugal forces, the reactants are distributed by density: a gaseous reactant moves through the axial zone of the outlet nozzle 8, and a liquid reactant passes through the peripheral zone.

При выходе из сопла 8 в результате потери гидродинамической устойчивости закрученного потока происходит интенсивное турбулентное диспергирование газообразного реагента и смешение фаз. За счет размещения циклонного эжектора 5 вблизи днища на осевом расстоянии от сопла до днища, равном 0,2-0,5 внутреннего диаметра корпуса реактора, происходит дополнительное диспергирование потока. Пузырьки газа, образовавшиеся при распаде закрученной струи, разлетаются под разными углами, равномерно заполняя сечение реактора, включая области, непосредственно прилегающие к днищу. В поперечном сечении реактора, начиная от самого дна, формируется однородный восходящий газожидкостный поток с мелкодисперсной пузырьковой структурой. При этом исключается образование периферийных застойных зон, не заполненных диспергированным газом, и не диспергированных газовых струй. Продукты реакции выводятся из реактора через патрубок 4.Upon exiting the nozzle 8 as a result of the loss of hydrodynamic stability of the swirling flow, intense turbulent dispersion of the gaseous reactant and phase mixing occurs. Due to the placement of the cyclone ejector 5 near the bottom at an axial distance from the nozzle to the bottom, equal to 0.2-0.5 of the inner diameter of the reactor vessel, an additional dispersion of the flow occurs. Gas bubbles formed during the decay of a swirling jet fly apart at different angles, uniformly filling the cross section of the reactor, including areas directly adjacent to the bottom. In the cross section of the reactor, starting from the bottom itself, a uniform upward gas-liquid flow with a finely divided bubble structure is formed. This eliminates the formation of peripheral stagnant zones, not filled with dispersed gas, and not dispersed gas jets. The reaction products are removed from the reactor through pipe 4.

В соответствии с фиг.2 реактор состоит из корпуса 1 с патрубками ввода жидких 2, 3 и газообразного 4 реагентов, патрубком вывода продуктов реакции 5, основного циклонного эжектора 6 с выходным соплом 7, дополнительного циклонного эжектора 8 и коаксиальной трубы 9 с лопастньм завихрителем газового потока 10.In accordance with figure 2, the reactor consists of a housing 1 with nozzles for introducing liquid 2, 3 and gaseous 4 reagents, a nozzle for withdrawing reaction products 5, a main cyclone ejector 6 with an outlet nozzle 7, an additional cyclone ejector 8 and a coaxial pipe 9 with a gas vane swirl thread 10.

Реактор работает аналогично реактору, изображенному на фиг.1, с тем отличием, что в реактор через входные патрубки 2, 3 вводят два потока жидких реагентов, которые через тангенциальные вводы поступают соответственно в полости основного 6 и дополнительного 8 эжекторов, где они приобретают интенсивное вращательное движение. Через патрубок 4 и коаксиальную трубу 9 в эжектор 8 поступает газообразный реагент, поток которого закручивается при прохождении через завихритель 10 и образует вместе с потоком жидкого реагента, поступившим из патрубка 3 в эжектор 8, структурированный вращающийся поток. Этот поток поступает в эжектор 6, где к нему присоединяется вращающийся поток жидкого реагента, поступивший из патрубка 2. В результате совместного однонаправленного вращения двух жидких и одного газообразного реагентов формируется структурированный вращающийся поток, дальнейшее движение которого аналогично описанному выше.The reactor operates similarly to the reactor shown in Fig. 1, with the difference that two flows of liquid reagents are introduced into the reactor through the inlet pipes 2, 3, which through the tangential inlets enter the cavities of the main 6 and additional 8 ejectors, respectively, where they acquire an intensive rotational traffic. Through the pipe 4 and the coaxial pipe 9, a gaseous reactant enters the ejector 8, the flow of which is twisted as it passes through the swirler 10 and forms, together with the liquid reagent stream coming from the pipe 3 into the ejector 8, a structured rotating flow. This flow enters the ejector 6, where a rotating stream of liquid reagent from the nozzle 2 is attached to it. As a result of joint unidirectional rotation of two liquid and one gaseous reactants, a structured rotating stream is formed, the further movement of which is similar to that described above.

В соответствии с фиг.3 реактор состоит из корпуса 1 с патрубками ввода жидкого 2 и газообразного 3 реагентов, патрубком вывода продуктов реакции 4, циклонного эжектора 5 с коаксиальной трубой 6, выходным соплом 7 и цилиндрического элемента 8, соединенного с коаксиальной трубой 6.In accordance with figure 3, the reactor consists of a housing 1 with nozzles for introducing liquid 2 and gaseous 3 reagents, a nozzle for withdrawing reaction products 4, a cyclone ejector 5 with a coaxial pipe 6, an output nozzle 7 and a cylindrical element 8 connected to the coaxial pipe 6.

Реактор работает аналогично реактору, изображенному на фиг.1, с тем отличием, что газообразный реагент из патрубка 3 через тангенциальный ввод поступает в полость цилиндрического элемента 8, где приобретает интенсивное вращательное движение. Жидкий реагент из патрубка 2 через тангенциальный ввод поступает в полость эжектора 5, где также приобретает вращательное движение. В результате однонаправленного вращения жидкого и газообразного реагентов в циклонном эжекторе 5 формируется структурированный вращающийся поток, дальнейшее движение которого аналогично движению потока, образующегося при работе реактора, изображенного на фиг.1.The reactor operates similarly to the reactor shown in figure 1, with the difference that the gaseous reactant from the pipe 3 through the tangential inlet enters the cavity of the cylindrical element 8, where it acquires an intensive rotational movement. The liquid reagent from the pipe 2 through the tangential input enters the cavity of the ejector 5, where it also acquires a rotational movement. As a result of unidirectional rotation of the liquid and gaseous reactants in the cyclone ejector 5, a structured rotating stream is formed, the further movement of which is similar to the movement of the stream generated during the operation of the reactor shown in figure 1.

В соответствии с фиг.4 реактор состоит из корпуса 1 с патрубками ввода жидких 2, 3 и газообразного 4 реагентов, патрубком вывода продуктов реакции 5, основного циклонного эжектора 6 с выходным соплом 7, дополнительного циклонного эжектора 8, коаксиальной трубы 9 и цилиндрического элемента 10.In accordance with figure 4, the reactor consists of a housing 1 with nozzles for introducing liquid 2, 3 and gaseous 4 reagents, a nozzle for withdrawing reaction products 5, a main cyclone ejector 6 with an outlet nozzle 7, an additional cyclone ejector 8, a coaxial pipe 9 and a cylindrical element 10 .

Реактор работает аналогично реактору, изображенному на фиг.2, с тем отличием, что газообразный поток из патрубка 4 через тангенциальный ввод поступает в полость цилиндрического элемента 10, где приобретает интенсивное вращательное движение. Процесс образования структурированного потока и его дальнейшее движение протекают аналогично движению потока, образующегося при работе реактора, изображенного на фиг.2.The reactor operates similarly to the reactor shown in figure 2, with the difference that the gaseous flow from the pipe 4 through the tangential inlet enters the cavity of the cylindrical element 10, where it acquires an intensive rotational movement. The process of forming a structured stream and its further movement proceed similarly to the movement of the stream generated during operation of the reactor depicted in figure 2.

Таким образом, предложенные варианты конструкции газожидкостного реактора позволяют повысить интенсивность смешения и диспергирования реагентов.Thus, the proposed design options for a gas-liquid reactor can increase the intensity of mixing and dispersion of the reactants.

Claims (4)

1. Газожидкостный реактор, содержащий вертикальный корпус с патрубками ввода жидкого и газообразного реагентов, патрубком вывода продуктов реакции, и размещенный внутри корпуса циклонный эжектор, включающий тангенциальный патрубок, соединенный с патрубком ввода жидкого реагента, коаксиальную трубу и сопло, направленное в сторону днища реактора, отличающийся тем, что верхний конец коаксиальной трубы соединен с патрубком ввода газообразного реагента, а нижний ее конец снабжен лопастным завихрителем и расположен выше среза сопла циклонного эжектора, причем тангенциальный патрубок эжектора расположен таким образом, чтобы направление вращения потоков было одинаковым, циклонный эжектор установлен вблизи днища реактора на осевом расстоянии от сопла до днища, равном 0,2-0,5 внутреннего диаметра корпуса реактора.1. A gas-liquid reactor containing a vertical body with nozzles for introducing liquid and gaseous reagents, a nozzle for withdrawing reaction products, and a cyclone ejector located inside the housing, including a tangential nozzle connected to the nozzle for introducing a liquid reagent, a coaxial pipe and a nozzle directed toward the bottom of the reactor, characterized in that the upper end of the coaxial pipe is connected to the inlet of the gaseous reactant, and its lower end is equipped with a blade swirl and is located above the nozzle exit of the cyclone of the ejector, and the tangential nozzle of the ejector is located so that the direction of rotation of the flows is the same, the cyclone ejector is installed near the bottom of the reactor at an axial distance from the nozzle to the bottom, equal to 0.2-0.5 of the inner diameter of the reactor vessel. 2. Газожидкостный реактор по п.1, отличающийся тем, что он содержит, по крайней мере, один дополнительный циклонный эжектор с тангенциальным патрубком ввода реагента, размещенный между коаксиальной трубой и корпусом основного циклонного эжектора.2. The gas-liquid reactor according to claim 1, characterized in that it contains at least one additional cyclone ejector with a tangential reagent inlet pipe located between the coaxial pipe and the main cyclone ejector body. 3. Газожидкостный реактор, содержащий вертикальный корпус с патрубками ввода жидкого и газообразного реагентов, патрубком вывода продуктов реакции и размещенный внутри корпуса циклонный эжектор, включающий тангенциальный патрубок, соединенный с патрубком ввода жидкого реагента, коаксиальную трубу и сопло, направленное в сторону днища реактора, отличающийся тем, что верхний конец коаксиальной трубы присоединен к соосному ей цилиндрическому элементу, содержащему тангенциальный патрубок, соединенный с патрубком ввода газообразного реагента, причем тангенциальные патрубки расположены таким образом, чтобы направление вращения тангенциальных потоков было одинаковым, нижний конец коаксиальной трубы расположен выше среза сопла циклонного эжектора, циклонный эжектор установлен вблизи днища реактора на осевом расстоянии от сопла до днища, равном 0,2-0,5 внутреннего диаметра корпуса реактора.3. A gas-liquid reactor containing a vertical body with nozzles for introducing liquid and gaseous reagents, a nozzle for withdrawing reaction products and a cyclone ejector located inside the housing, including a tangential nozzle connected to the nozzle for introducing a liquid reagent, a coaxial pipe and a nozzle directed towards the bottom of the reactor, characterized the fact that the upper end of the coaxial pipe is connected to a coaxial cylindrical element containing a tangential pipe connected to a pipe for introducing gaseous gent, and the tangential nozzles are located so that the direction of rotation of the tangential flows is the same, the lower end of the coaxial tube is located above the nozzle exit of the cyclone ejector, the cyclone ejector is installed near the bottom of the reactor at an axial distance from the nozzle to the bottom of 0.2-0.5 the inner diameter of the reactor vessel. 4. Газожидкостный реактор по п.3, отличающийся тем, что он содержит, по крайней мере, один дополнительный циклонный эжектор с тангенциальным патрубком ввода реагента, размещенный между коаксиальной трубой и корпусом основного циклонного эжектора.4. The gas-liquid reactor according to claim 3, characterized in that it contains at least one additional cyclone ejector with a tangential reagent inlet pipe located between the coaxial tube and the main cyclone ejector body.
RU2004120638/15A 2004-07-06 2004-07-06 Gas-liquid reactor (versions) RU2256495C1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004120638/15A RU2256495C1 (en) 2004-07-06 2004-07-06 Gas-liquid reactor (versions)
PCT/RU2005/000323 WO2006006889A1 (en) 2004-07-06 2005-06-09 Gas-liquid reactor (variants)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004120638/15A RU2256495C1 (en) 2004-07-06 2004-07-06 Gas-liquid reactor (versions)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2256495C1 true RU2256495C1 (en) 2005-07-20

Family

ID=35784164

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004120638/15A RU2256495C1 (en) 2004-07-06 2004-07-06 Gas-liquid reactor (versions)

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2256495C1 (en)
WO (1) WO2006006889A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012011844A1 (en) 2010-07-21 2012-01-26 Открытое Акционерное Общество "Научно-Исследовательский И Проектный Институт Карбамида И Продуктов Органического Синтеза" (Оао Ниик) Gas-liquid reactor (variant embodiments)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2070967B (en) * 1980-03-11 1983-12-07 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Gas-liquid contactor
SU1648544A1 (en) * 1989-05-24 1991-05-15 Руставское Производственное Объединение "Азот" Gas-liquid reactor
RU2203132C1 (en) * 2001-11-21 2003-04-27 Закрытое акционерное общество "Рязанская нефтеперерабатывающая компания" Reactor for oxidation of petroleum products

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012011844A1 (en) 2010-07-21 2012-01-26 Открытое Акционерное Общество "Научно-Исследовательский И Проектный Институт Карбамида И Продуктов Органического Синтеза" (Оао Ниик) Gas-liquid reactor (variant embodiments)

Also Published As

Publication number Publication date
WO2006006889A1 (en) 2006-01-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2012011844A1 (en) Gas-liquid reactor (variant embodiments)
US4861165A (en) Method of and means for hydrodynamic mixing
US4964733A (en) Method of and means for hydrodynamic mixing
US3833719A (en) Method and apparatus for mixing gas and liquid
US20090152381A1 (en) Air-bubble atomizing device
SU1066455A3 (en) Apparatus for mixing two fluids
EP2147715B1 (en) Structure of in-line mixer
US4320092A (en) Reaction vessel
US4381268A (en) Device for gassing liquids or suspensions
RU2414283C2 (en) Whirl flow mixer
RU2600998C1 (en) Hydraulic jet mixer
RU2256495C1 (en) Gas-liquid reactor (versions)
RU180014U1 (en) Jet mixer
SU1308370A1 (en) Jet mixer-reactor
RU2441698C1 (en) Gas-liquid reactor (variants)
RU2442643C1 (en) The gas-liquid reactor (variants)
RU100430U1 (en) GAS-LIQUID REACTOR (OPTIONS)
RU171985U1 (en) FLOW INJECT MIXER
RU2377063C1 (en) Gas-liquid reactor
RU2447932C2 (en) Gas-fluid reactor (versions)
RU2143314C1 (en) Gas-liquid reactor
RU2146556C1 (en) Methyl formate synthesis reactor
RU2203132C1 (en) Reactor for oxidation of petroleum products
RU2357790C1 (en) Mixer for fluids
RU166889U1 (en) MIXER

Legal Events

Date Code Title Description
QB4A Licence on use of patent

Effective date: 20080930

QZ4A Changes in the licence of a patent

Effective date: 20080930

QZ41 Official registration of changes to a registered agreement (patent)

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20080930

Effective date: 20120926