RU2344876C1 - Nozzle falling film reactor for conduction of chemical processes - Google Patents
Nozzle falling film reactor for conduction of chemical processes Download PDFInfo
- Publication number
- RU2344876C1 RU2344876C1 RU2007136375/15A RU2007136375A RU2344876C1 RU 2344876 C1 RU2344876 C1 RU 2344876C1 RU 2007136375/15 A RU2007136375/15 A RU 2007136375/15A RU 2007136375 A RU2007136375 A RU 2007136375A RU 2344876 C1 RU2344876 C1 RU 2344876C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pipe
- tray
- equal
- film
- reagents
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к оборудованию для проведения тепло- и массообменных химических процессов, в частности гидролиза, этерификации, ацидолиза кремнийорганических мономеров и других реакций, протекающих с выделением токсичных газообразных продуктов, и может быть использовано в химической, пищевой и фармацевтической промышленности.The invention relates to equipment for carrying out heat and mass transfer chemical processes, in particular hydrolysis, esterification, acidolysis of organosilicon monomers and other reactions proceeding with the release of toxic gaseous products, and can be used in the chemical, food and pharmaceutical industries.
Известен емкостной аппарат, снабженный механической мешалкой, для получения кремнийорганических олигомеров (Хананашвили Л.М. Химия и технология элементоорганических мономеров и полимеров. М.: Химия. 1998, с.197).Known capacitive apparatus equipped with a mechanical stirrer to obtain organosilicon oligomers (Khananashvili L.M. Chemistry and technology of organoelement monomers and polymers. M: Chemistry. 1998, p.197).
Однако, как правило, аппараты такого типа имеют большие объемы, что затрудняет необходимый тепло- и массообмен с удалением побочных газообразных продуктов и десорбцию из реакционной массы хлористого водорода из-за относительно низкой поверхности раздела фаз.However, as a rule, devices of this type have large volumes, which complicates the necessary heat and mass transfer with the removal of by-product gaseous products and the desorption of hydrogen chloride from the reaction mass due to the relatively low interface.
С целью интенсификации контакта реагентов между собой и ускорения десорбции хлористого водорода на начальной стадии процесса используют реакторы-гидролизеры, снабженные насосной установкой, создающей циркуляционный контур (Хананашвили Л.М. Химия и технология элементоорганических мономеров и полимеров. М.: Химия. 1998, с.199).In order to intensify the contact of the reagents with each other and accelerate the desorption of hydrogen chloride at the initial stage of the process, hydrolysers equipped with a pumping unit that creates a circulation loop are used (Khananashvili L.M. Chemistry and technology of organoelement monomers and polymers. M .: Chemistry. 1998, p. .199).
Использование таких аппаратов приводит к образованию побочных продуктов из-за длительного контакта продуктов реакции с газообразным хлористым водородом и концентрированной соляной кислотой.The use of such devices leads to the formation of by-products due to prolonged contact of the reaction products with gaseous hydrogen chloride and concentrated hydrochloric acid.
Известен аппарат форсуночного типа для очистки газов, содержащий цилиндрический корпус, средства для загрузки и выгрузки, ударно-струйную форсунку с соплом для орошаемого раствора, отражатель в форме полого шарового сегмента (а.с. СССР №1207485, МПК B01J 19/26, В05В 1/26, 1986).Known apparatus of the nozzle type for gas purification, containing a cylindrical body, means for loading and unloading, a shock-jet nozzle with a nozzle for irrigated solution, a reflector in the form of a hollow spherical segment (AS USSR No. 1207485, IPC B01J 19/26, B05B 1/26, 1986).
Основным недостатком описанного устройства является малый выход целевых продуктов, а также отсутствие системы регулирования соотношения компонентов, высокие потери продуктов реакции через каналы отсоса газообразного хлористого водорода и малоэффективный тепло- и массообмен и десорбции хлористого водорода.The main disadvantage of the described device is the low yield of the target products, as well as the lack of a system for controlling the ratio of components, high losses of reaction products through the suction channels of gaseous hydrogen chloride and ineffective heat and mass transfer and desorption of hydrogen chloride.
Наиболее близким по технической сущности к предложенному изобретению является реактор форсуночный пленочного типа для проведения химических процессов, содержащий цилиндрический корпус, включающий конические крышку и днище, патрубки ввода реагентов и вывода продуктов реакции, трехпозиционный распылитель исходных жидких реагентов и пленкообразующие элементы (RU 2236899 С1, 27.09.2004).The closest in technical essence to the proposed invention is a nozzle film-type reactor for carrying out chemical processes, containing a cylindrical body, including a conical cover and a bottom, nozzles for introducing reagents and outputting reaction products, a three-position atomizer of the initial liquid reagents and film-forming elements (RU 2236899 C1, 27.09 .2004).
К недостаткам данного изобретения можно отнести унос определенной части дорогостоящей жидкости вместе с HCl-газом и большие габариты аппарата при использовании вязких жидкостей.The disadvantages of this invention include the entrainment of a certain part of an expensive liquid along with HCl gas and the large dimensions of the apparatus when using viscous liquids.
Технический результат изобретения заключается в обеспечении интенсификации тепло- и массообменных процессов, необходимой скорости десорбции газообразного хлористого водорода, повышении производительности, а также нейтрализации вредных газообразных отходов производства.The technical result of the invention is to ensure the intensification of heat and mass transfer processes, the necessary rate of desorption of gaseous hydrogen chloride, increasing productivity, as well as neutralizing harmful gaseous waste products.
Технический результат обеспечивается реактором, который содержит цилиндрический корпус, включающий конические крышку и днище, патрубки ввода реагентов и вывода продуктов реакции, трехпозиционный распылитель исходных жидких реагентов и пленкообразующие элементы, при этом конические крышка и днище выполнены с углами при вершинах 90-120° и 30-60°, соответственно, в корпусе реактора размещена диафрагма, разделяющая его на две секции, причем соосно корпусу в отверстии диафрагмы размещена труба, сверху которой установлен расширитель с вертикальными перфорированными трубками, а внизу трубы размещен пакет вертикальных лопаток, укрепленных на опорной плите под углом α к радиальному направлению, равным 45-50°. В нижней секции корпуса тангенциально установлен прямоугольный патрубок для ввода реагентов с размещенным в нем трехпозиционным распылителем, причем с верхним краем тангенциального патрубка соединен 1,5-2,0-х витковый винтовой лоток, прикрепленный к указанной трубе, установленный с зазором δ относительно стенки корпуса, равным 2-4 мм, в радиальном направлении лоток наклонен под углом θ, равным 6-10°, а на равном расстоянии друг от друга на винтовом лотке вертикально установлены спиральные пленкообразующие элементы, имеющие с нижерасположенным витком лотка зазор δ.The technical result is provided by a reactor that contains a cylindrical body, including a conical cover and bottom, nozzles for introducing reagents and output of reaction products, a three-position atomizer of the initial liquid reagents and film-forming elements, while the conical cover and bottom are made with angles at vertices of 90-120 ° and 30 -60 °, respectively, in the reactor vessel there is a diaphragm dividing it into two sections, and a pipe is placed coaxially to the case in the diaphragm hole, on top of which an expander is installed from the vertical GOVERNMENTAL perforated tubes and pipes placed at the bottom packet vertical blades fixed on the base plate at an angle α to the radial direction, equal to 45-50 °. A rectangular nozzle for introducing reagents with a three-position atomizer placed in it is tangentially mounted in the lower section of the housing, and a 1.5-2.0-turn screw tray attached to the specified pipe connected with a gap δ relative to the housing wall is connected to the upper edge of the tangential nozzle equal to 2-4 mm, in the radial direction, the tray is inclined at an angle θ equal to 6-10 °, and spiral film-forming elements are installed vertically at an equal distance from each other on the screw tray, having the second turn of the tray clearance δ.
Соотношение высоты нижней секции цилиндрического корпуса к его диаметру H:D равно 1,5:2,0, а соотношение диаметра трубы к диаметру корпуса d:D равно 0,4-0,6:1.The ratio of the height of the lower section of the cylindrical body to its diameter H: D is 1.5: 2.0, and the ratio of the diameter of the pipe to the diameter of the body d: D is 0.4-0.6: 1.
Длина соосной трубы (L) в нижней секции реактора определяется по формулеThe length of the coaxial pipe (L) in the lower section of the reactor is determined by the formula
где К=6-8 - коэффициент, характеризующий влияние соотношения H:D на длину L, меньшее значение К соответствует и меньшим значениям H:D и наоборот;where K = 6-8 is a coefficient characterizing the influence of the ratio H: D on the length L, a smaller value of K corresponds to lower values of H: D and vice versa;
R - радиус корпуса реактора;R is the radius of the reactor vessel;
r - радиус соосной трубы;r is the radius of the coaxial pipe;
γ - угол при вершине конического днища.γ is the angle at the apex of the conical bottom.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид реактора, на фиг.2 - общий вид трехпозиционного распылителя жидких компонентов, на фиг.3, 4 и 5 представлены разрезы и сечения, поясняющие конструкции узлов.The invention is illustrated by drawings, where Fig. 1 is a general view of a reactor, Fig. 2 is a general view of a three-position atomizer of liquid components, and Figs. 3, 4, and 5 are cross-sections and sections for explaining the structures of assemblies.
Аппарат (фиг.1) содержит цилиндрический корпус 1, конусообразные крышку 2 и днище 3 с патрубками 4 и 5 соответственно. Диафрагма 6 делит корпус 1 на две секции, в нижней секции тангенциально установлен прямоугольный патрубок 7 с размещенным в нем трехпозиционным пневматическим распылителем (форсунка) жидких материалов 8, каналы которого служат для подачи жидких продуктов реакции 9, воды 10 и горячего азота 11. В отверстии диафрагмы 6 размещена труба 12 соосно корпусу аппарата, верхний конец которой оснащен расширителем 13 и вертикальными перфорированными трубками 14, а внизу трубы с помощью скоб 18 установлен пакет 15 с лопатками 23, которые прикреплены к опорной плите 16, по оси симметрии опорная плита имеет конический обтекатель 17. На трубе 12 установлен винтовой лоток 19 с вертикальными спиральными пленкообразующими элементами 20. Верхняя секция корпуса имеет патрубки для подачи воды 21 и вывода соляной кислоты 22.The apparatus (figure 1) contains a cylindrical body 1, a
Реактор работает следующим образом. Через каналы 9 и 10 трехпозиционного пневматического распылителя жидких материалов 8 подают соответственно кремнийорганический мономер и воду, вода с большой скоростью направляется к выходному каналу распылителя 24, инжектируя кремнийорганический мономер, два потока перемешиваются и образуют реакционную смесь, в которой начинается процесс гидролиза в диффузионном режиме. Полученная смесь выбрасывается с большой скоростью в патрубок 7 и распыляется на мелкие капли, при этом происходит максимальный контакт реагирующих компонентов друг с другом.The reactor operates as follows. Organosilicon monomer and water are respectively supplied through
Одновременно через канал 11 трехпозиционного пневматического распылителя под давлением 3-12 атм подают нагретый газообразный азот. Поскольку канал кольцевой и выполнен с наклоном относительно оси симметрии, поток азота образует перед выходным каналом распылителя коническую газовую воронку с углом при вершине β, через которую проходит распыленная реакционная смесь. В момент выхода реагентов из выходного канала распылителя капли жидких компонентов попадают в коническую азотную воронку и, выходя из нее разлетаются по расходящимся траекториям. При столкновении молекул азота с каплями жидкости происходит их дробление на еще более мелкие частицы, при этом идут интенсивные физические и химические взаимодействия и процесс гидролиза осуществляется уже в кинетическом режиме с высокой скоростью и до конца.At the same time, heated nitrogen gas is supplied through
Распыленная смесь продуктов реакции с газообразными составляющими через патрубок 7 попадает в зону расположения спиральных пленкообразующих элементов 20, где поток разбивается на тонкие слои, которые начинают двигаться по спирали. Под действием центробежных сил изменяется траектория движения капель продуктов реакции, они прижимаются к стенкам корпуса реактора, соосной трубы и пленкообразующих элементов, образуя на них пленку жидких продуктов, стекающую со стенок пленкообразующих элементов на лоток 19. С лотка жидкие продукты уже сплошным потоком через зазоры направляются к стенкам корпуса реактора. В процессе пленочного режима одновременно происходит завершение химических взаимодействий и очищение жидких продуктов от газовых включений - деаэрация, в том числе и десорбция хлористого водорода. Газовые составляющие процесса, освободившись от капель жидкости, попадают в свободный объем нижней секции аппарата, заключенный между днищем 3 и соосной трубой 12. Коническая форма днища аппарата способствует усилению вихревого движения потока газов, центробежные силы прижимают этот поток к стенкам днища, где происходит извлечение наиболее мелких капель жидкости из газового потока. С низа аппарата поток газов поднимается вверх к соосной трубе 12 с установленным на ней пакетом лопаток 15, где разбивается на коническом обтекателе 17 и поступает в межлопаточные пространства, меняя направление движения на 90°. Происходит окончательное очищение газового потока от жидких продуктов реакций на стенках соосной трубы. Очищенный газовый поток поднимается вверх по трубе в расширитель 13 и в его перфорированных трубках 14 барботируется через слой воды, которая поступает из патрубка 21. Растворяясь в воде, хлористый водород превращается в соляную кислоту, которую выводят из аппарата через патрубок 22, а очищенный азот через патрубок 4 уходит в атмосферу. Жидкие продукты реакции выгружают через патрубок 5.The atomized mixture of reaction products with gaseous components through the
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007136375/15A RU2344876C1 (en) | 2007-10-03 | 2007-10-03 | Nozzle falling film reactor for conduction of chemical processes |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007136375/15A RU2344876C1 (en) | 2007-10-03 | 2007-10-03 | Nozzle falling film reactor for conduction of chemical processes |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2344876C1 true RU2344876C1 (en) | 2009-01-27 |
Family
ID=40544116
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007136375/15A RU2344876C1 (en) | 2007-10-03 | 2007-10-03 | Nozzle falling film reactor for conduction of chemical processes |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2344876C1 (en) |
-
2007
- 2007-10-03 RU RU2007136375/15A patent/RU2344876C1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6223455B1 (en) | Spray drying apparatus and methods of use | |
CN102190677B (en) | Atomization synthesizer and application thereof in synthesis of alkylaluminoxane | |
CN1669631A (en) | Liquid-liquid fast-mixing reactor | |
KR20090089346A (en) | High-pressure separator | |
US6415993B1 (en) | Device for the mixing and subsequent atomizing of liquids | |
CN104162395A (en) | Method for enhancing gas-liquid process in micro-reactor | |
RU2344876C1 (en) | Nozzle falling film reactor for conduction of chemical processes | |
RU82580U1 (en) | MIXING DEVICE FOR GAS SYSTEMS - LIQUID | |
CN111203171B (en) | Novel self-pressure forced circulation type reactor for gas-liquid phase reaction | |
CN101036871A (en) | High-pressure liquid air tube type quick mixing reactor | |
EP3204169B1 (en) | Liquid atomization method and device | |
CN110898766A (en) | Gas-liquid reaction device | |
RU2236899C1 (en) | Reactor for conducting chemical processes | |
CN213995905U (en) | Spray type gas-liquid two-phase reaction device | |
RU2757285C2 (en) | Pressure injection device for cracking plant with fluidized catalyst with limited pressure drop | |
RU2579084C2 (en) | Contact interaction between gas and fluid and device to this end | |
RU187523U1 (en) | Device for contacting gas with liquid | |
CN110787746A (en) | Continuous flow reaction device and continuous flow reaction system | |
RU86114U1 (en) | LIQUID GAS CONTACT DEVICE | |
KR101137795B1 (en) | Mixing apparatus for fluid droplet | |
CN108686593B (en) | Multi-scale microstructure reactor | |
CN220405650U (en) | Continuous spray reaction device | |
RU2377063C1 (en) | Gas-liquid reactor | |
RU145366U1 (en) | MIXING DEVICE FOR GAS-LIQUID SYSTEMS | |
RU89417U1 (en) | LIQUID GAS CONTACT DEVICE |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20131004 |