RU2663038C1 - Centrifugal mass-exchange apparatus for liquid-liquid systems - Google Patents

Centrifugal mass-exchange apparatus for liquid-liquid systems Download PDF

Info

Publication number
RU2663038C1
RU2663038C1 RU2017142070A RU2017142070A RU2663038C1 RU 2663038 C1 RU2663038 C1 RU 2663038C1 RU 2017142070 A RU2017142070 A RU 2017142070A RU 2017142070 A RU2017142070 A RU 2017142070A RU 2663038 C1 RU2663038 C1 RU 2663038C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
liquid
rotor
nozzle
reagents
centrifugal
Prior art date
Application number
RU2017142070A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Геннадий Викторович Сакович
Михаил Степанович Василишин
Алексей Анатольевич Кухленко
Олег Сергеевич Иванов
Анатолий Геннадьевич Карпов
Дарья Борисовна Иванова
Сергей Евгеньевич Орлов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем химико-энергетических технологий Сибирского отделения Российской академии наук (ИПХЭТ СО РАН)
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 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем химико-энергетических технологий Сибирского отделения Российской академии наук (ИПХЭТ СО РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем химико-энергетических технологий Сибирского отделения Российской академии наук (ИПХЭТ СО РАН)
Priority to RU2017142070A priority Critical patent/RU2663038C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2663038C1 publication Critical patent/RU2663038C1/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
    • B01J8/00Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/08Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with moving particles
    • B01J8/10Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with moving particles moved by stirrers or by rotary drums or rotary receptacles or endless belts
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/80Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J14/00Chemical processes in general for reacting liquids with liquids; Apparatus specially adapted therefor

Landscapes

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

Abstract

FIELD: physics.SUBSTANCE: invention relates to centrifugal mass exchange apparatus for performing processes complicated by chemical transformations in liquid-liquid systems. Apparatus comprises housing, means for chemical agents input, means for receiving agents, rotor, shaped cover directly attached to drive shaft, means for input and output of heat-carrying agent or coolant, and means for reaction products output. One of the means for chemical agents input consists in form of centrifugal nozzle with nozzle, outlet section of which is placed with clearance relative to rotor bottom, which is 20–50 diameters of outlet nozzle.EFFECT: more compact, safe, reliable when using intended device design is created, providing increased technological efficiency, operational capabilities and convenience, receipt of homogeneous disperse system of target product is guaranteed due to creation of optimized conditions for introduction of one of chemical agents, excluding need to increase residence time of dispersion system in apparatus and use of additional stirring elements in processes of liquid-liquid systems, especially those complicated by chemical transformations.1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к центробежному массообменному аппарату, предназначенному для проведения процессов, осложненных химическими превращениями в системах «жидкость - жидкость», и может быть использовано в химической, фармацевтической, биотехнологической и других отраслях промышленности.The invention relates to a centrifugal mass transfer apparatus intended for carrying out processes complicated by chemical transformations in liquid-liquid systems, and can be used in chemical, pharmaceutical, biotechnological and other industries.

Известен нитратор для получения жидких нитроэфиров (патент РФ №2603773, опубл. 27.11.2016 г.), реализующий массообменный процесс в системе «жидкость - жидкость» и содержащий корпус с крышкой, средства для ввода реагентов, смесительную трубку, заборная часть которой введена в торовое пространство вращающегося на валу средства смешения (тарель).Known nitrator for producing liquid nitroesters (RF patent No. 2603773, publ. 11/27/2016), which implements the mass transfer process in the system "liquid - liquid" and containing a housing with a cover, means for introducing reagents, a mixing tube, the intake part of which is introduced into torus space of a mixing means rotating on a shaft (plate).

Схема подачи жидких реагентов в известное устройство предполагает введение одного из жидких реагентов в виде струи непосредственно на тонкую вращающуюся пленку другого реагента, что приводит, как правило, к локальному разрушению пленки в зоне контакта фаз, сопровождаемое образованием брызг, и требует оснащение устройства дополнительным элементом (отбойником), что усложняет конструкцию.The scheme for supplying liquid reagents to a known device involves the introduction of one of the liquid reagents in the form of a jet directly onto a thin rotating film of another reagent, which usually leads to local destruction of the film in the phase contact zone, accompanied by the formation of sprays, and requires the device to be equipped with an additional element ( chipper), which complicates the design.

Для осуществления эффективного межфазного взаимодействия необходимо, чтобы один из реагентов был предварительно эмульгирован в другом реагенте, а образующаяся эмульсия обладала однородностью состава. Предлагаемая схема подачи реагентов в известное устройство не позволяет достичь необходимой полноты межфазного взаимодействия и обеспечить высокий выход целевого продукта, так как диспергирование струи одного из реагентов (спирта), сопровождается образованием капель различного размера и, соответственно, приводит к получению неоднородной эмульсии.For the implementation of effective interfacial interaction, it is necessary that one of the reagents be pre-emulsified in another reagent, and the resulting emulsion has a uniform composition. The proposed scheme for supplying reagents to the known device does not allow to achieve the required completeness of interfacial interaction and to ensure a high yield of the target product, since dispersion of a jet of one of the reagents (alcohol) is accompanied by the formation of droplets of various sizes and, accordingly, leads to the formation of a heterogeneous emulsion.

Кроме того, в известном устройстве отсутствуют элементы для отвода и подвода тепла, что не позволяет варьировать температурный режим процесса.In addition, in the known device there are no elements for removing and supplying heat, which does not allow to vary the temperature regime of the process.

Таким образом, известное устройство имеет невысокие эксплуатационные возможности и удобства для проведения массообменных процессов в системах «жидкость-жидкость», в особенности, осложненных химическими превращениями.Thus, the known device has low operational capabilities and amenities for carrying out mass transfer processes in liquid-liquid systems, in particular, complicated by chemical transformations.

Из уровня техники известен принятый за прототип центробежный массообменный аппарат (патент РФ №2464082, опубл. 20.10.2012 г.), содержащий корпус, средства ввода реагентов, закрепленный непосредственно на приводном валу ротор, выполненный комбинированным из тороидальной части и усеченного конуса, жестко соединенного с ней открытым торцом большего диаметра, фигурную крышку, частично утопленную во внутренний объем ротора, верхняя горизонтальная часть которой контактирует с корпусом, коническая часть коаксиальна конической части ротора с образованием зазора между ними, а дно жестко соединено со средством приема реагентов в виде цилиндра, поверхность которого и наружные поверхности крышки в пределах ее конусной части оснащены плоской приварной рубашкой, внутреннее пространство которой сообщается со средствами ввода и вывода теплоносителя или хладагента, средство вывода продуктов реакции, выполненное в виде закрепленной в горизонтальной части крышки трубки, заборная часть которой введена в тороидальную часть ротора, а плоскость входного сечения размещена под углом 30-45° к ее образующей.The prior art known for the prototype centrifugal mass transfer apparatus (RF patent No. 2464082, publ. 20.10.2012), containing a housing, means for introducing reagents, mounted directly on the drive shaft rotor, made of a combination of a toroidal part and a truncated cone, rigidly connected with it an open end face of a larger diameter, a figured cover partially recessed into the internal volume of the rotor, the upper horizontal part of which is in contact with the housing, the conical part is coaxial with the conical part of the rotor with images the gap between them, and the bottom is rigidly connected to the means for receiving reagents in the form of a cylinder, the surface of which and the outer surfaces of the lid within its conical part are equipped with a flat welded jacket, the inner space of which communicates with the means of input and output of coolant or refrigerant, a means of outputting reaction products made in the form of a tube fixed in the horizontal part, the intake part of which is inserted into the toroidal part of the rotor, and the plane of the inlet section is placed at an angle of 30-45 ° to its sample Azovoy.

Средство приема реагентов выполнено открытым, что небезопасно для обслуживающего персонала, так как не исключает его возможный контакт с парами реагентов и газообразными продуктами реакции.The reagent receiving means is made open, which is unsafe for maintenance personnel, since it does not exclude its possible contact with vapors of the reagents and gaseous reaction products.

Средство для приема реагентов значительно выступает за пределы корпуса аппарата, увеличивая материалоемкость и придавая аппарату громоздкость.The agent for receiving reagents significantly extends beyond the apparatus, increasing the material consumption and making the apparatus cumbersome.

Для увеличения скорости прохождения реакционной массы через аппарат (уменьшение времени ее пребывания в аппарате) в случаях повышенной вязкости жидкой фазы, аппарат оснащают крыльчаткой открытого типа, что усложняет конструкцию и снижает надежность ее функционирования.To increase the speed of passage of the reaction mass through the apparatus (decrease the time it was in the apparatus) in cases of increased viscosity of the liquid phase, the apparatus is equipped with an open impeller, which complicates the design and reduces the reliability of its operation.

При проведении процессов эмульгирования, химических превращений в системе «жидкость - жидкость» выход целевых продуктов и их соответствие требуемым характеристикам напрямую зависят от однородности эмульсии и степени диспергирования одной из жидкостей в другой. Однако известный аппарат предусматривает подачу одной из жидких фаз в виде струи во вращающийся слой другой фазы. В случае существенного различия коэффициентов поверхностного натяжения взаимодействующих жидкостей диспергирование не гарантирует получение однородной эмульсии и полноты межфазного взаимодействия за короткое время пребывания реагентов в аппарате, требует энергозатратного увеличения времени проведения массообменного процесса, что снижает технологическую эффективность, эксплуатационные возможности и удобства.When carrying out the processes of emulsification, chemical transformations in the liquid-liquid system, the yield of the target products and their compliance with the required characteristics directly depend on the uniformity of the emulsion and the degree of dispersion of one of the liquids into the other. However, the known apparatus provides for the supply of one of the liquid phases in the form of a jet into a rotating layer of another phase. In the case of a significant difference in the surface tension coefficients of the interacting liquids, dispersion does not guarantee a homogeneous emulsion and completeness of interfacial interaction for a short residence time of the reagents in the apparatus, requires an energy-intensive increase in the time of the mass transfer process, which reduces technological efficiency, operational capabilities, and convenience.

Задачей предлагаемого технического решения является создание конструкции более компактного, безопасного, надежного при использовании по назначению центробежного массообменного аппарата, обеспечивающего повышенные технологическую эффективность, эксплуатационные возможности и удобства, гарантированное получение однородной дисперсной системы целевого продукта за счет создания оптимизированных условий ввода одного из реагентов, исключающих необходимость увеличения времени пребывания дисперсионной системы в аппарате и использование дополнительных перемешивающих элементов при проведении процессов в системах «жидкость - жидкость», особенно осложненных химическими превращениями.The objective of the proposed technical solution is to create a more compact, safe, reliable when used for the intended purpose centrifugal mass transfer apparatus, providing increased technological efficiency, operational capabilities and amenities, guaranteed to obtain a homogeneous dispersed system of the target product by creating optimized conditions for the introduction of one of the reagents, eliminating the need increasing the residence time of the dispersion system in the apparatus and using the appearance of additional mixing elements during the processes in the "liquid - liquid" systems, especially complicated by chemical transformations.

Поставленная задача решается предложенным центробежным массообменным аппаратом, содержащим корпус, средства ввода реагентов, закрепленный непосредственно на приводном валу ротор, выполненный комбинированным из тороидальной части и усеченного конуса, жестко соединенного с ней открытым торцом большего диаметра, фигурную крышку, частично утопленную во внутренний объем ротора, верхняя горизонтальная часть которой контактирует с корпусом, коническая часть коаксиальна конической части ротора с образованием зазора между ними, а дно жестко соединено со средством приема реагентов в виде цилиндра, поверхность которого и наружные поверхности крышки в пределах ее конусной части оснащены плоской приварной рубашкой, внутреннее пространство которой сообщается со средствами ввода и вывода теплоносителя или хладагента, средство вывода продуктов реакции, выполненное в виде закрепленной в горизонтальной части крышки трубки, заборная часть которой введена в тороидальную часть ротора, а плоскость входного сечения размещена под углом 30-45° к ее образующей. Особенность заключается в том, что средство для приема реагентов полностью размещено во внутреннем объеме корпуса, оснащено крышкой, в которой закреплены средства для ввода реагентов, одно из которых выполнено в виде соосно размещенной центробежной форсунки с соплом, выходное сечение которого расположено с зазором относительно дна ротора, составляющим 20-50 от диаметра выпускного отверстия сопла форсунки.The problem is solved by the proposed centrifugal mass transfer apparatus, comprising a housing, means for introducing reagents, a rotor mounted directly on the drive shaft, made of a combination of a toroidal part and a truncated cone, rigidly connected to it with an open end of a larger diameter, a figured cover partially recessed into the internal volume of the rotor, the upper horizontal part of which is in contact with the housing, the conical part is coaxial with the conical part of the rotor with the formation of a gap between them, and the bottom is rigid o is connected to the means for receiving reagents in the form of a cylinder, the surface of which and the outer surfaces of the lid within its conical part are equipped with a flat welded jacket, the inner space of which communicates with the means of input and output of the coolant or refrigerant, the means of output of the reaction products, made in the form of fixed in horizontal part of the tube cover, the intake part of which is introduced into the toroidal part of the rotor, and the plane of the inlet section is placed at an angle of 30-45 ° to its generatrix. The peculiarity lies in the fact that the means for receiving reagents is completely located in the internal volume of the housing, equipped with a cover in which means for introducing reagents are fixed, one of which is made in the form of a coaxially placed centrifugal nozzle with a nozzle, the outlet cross section of which is located with a gap relative to the bottom of the rotor constituting 20-50 of the diameter of the nozzle nozzle outlet.

Заявляемое техническое решение отличается от прототипа иным позиционированием средства для приема реагентов по отношению к корпусу - полностью во внутреннем его объеме (в прототипе - выступает за пределы корпуса); наличием крышки у средства приема реагентов, что исключает возможный контакт обслуживающего персонала с парами реагентов и газообразными продуктами реакции и позволяет закрепить в ней средства подачи реагентов; иным конструктивным выполнением средства ввода одного из реагентов - центробежная форсунка с соплом, выполняющего и вторую функцию - предварительное диспергирование одного из реагентов с подачей его в виде факела распыла с регулируемыми параметрами (в прототипе - трубка, обеспечивающая только подачу реагента, причем в виде струи); отсутствием необходимости оснащать аппарат дополнительными конструктивными элементами в частных случаях использования.The claimed technical solution differs from the prototype in the different positioning of the means for receiving reagents in relation to the body - completely in its internal volume (in the prototype - extends beyond the body); the presence of a lid on the reagent receiving means, which eliminates the possible contact of maintenance personnel with vapors of the reagents and gaseous reaction products and allows fixing reagent supply means in it; another constructive implementation of the input means of one of the reagents is a centrifugal nozzle with a nozzle, which performs the second function — preliminary dispersion of one of the reagents with its supply in the form of a spray torch with adjustable parameters (in the prototype, a tube providing only the supply of the reagent, and in the form of a jet) ; lack of need to equip the device with additional structural elements in special cases of use.

Предварительное диспергирование одного из реагентов в объеме аппарата гарантированно обеспечивает получение капель заданного размера. После их внедрения в пленку второго реагента образуется реакционная система с оптимальным соотношением фаз в микрообъемах, что благоприятно влияет на ход химического превращения и способствует увеличению выхода целевого продукта. При этом затраты энергии на реализацию процесса являются минимальными, поскольку диспергированию подвергается только часть общего объема реакционной смеси.The preliminary dispersion of one of the reagents in the volume of the apparatus ensures that drops of a given size are obtained. After their introduction into the film of the second reagent, a reaction system is formed with the optimal phase ratio in the microvolumes, which favorably affects the course of the chemical transformation and contributes to an increase in the yield of the target product. At the same time, energy costs for the implementation of the process are minimal, since only part of the total volume of the reaction mixture is dispersed.

Центробежная форсунка, используемая в качестве средства ввода одного из жидких реагентов, имеет простую конструкцию в сравнении с другими подобными устройствами, высокую надежность функционирования, в том числе при работе с агрессивными жидкостями, обеспечивает легкость регулирования основных параметров факела распыла в соответствии с существующей потребностью.The centrifugal nozzle used as a means of introducing one of the liquid reagents has a simple design in comparison with other similar devices, high reliability of operation, including when working with aggressive liquids, provides ease of regulation of the main parameters of the spray torch in accordance with the existing need.

Диапазон изменения зазора между выходным сечением сопла форсунки и дном ротора обеспечивает оптимальные условия контакта фаз. При зазоре, меньшем 20 диаметров выпускного отверстия сопла форсунки, вследствие динамического воздействия факела распыла, образуется каверна и контакт фаз заметно ухудшается. При зазоре, большем 50 диаметров выпускного отверстия сопла форсунки, возрастает неоднородность факела распыла за счет коалесценции капель, что потребует увеличение габаритов средства приема реагентов.The range of variation of the gap between the output section of the nozzle of the nozzle and the bottom of the rotor provides optimal conditions for the contact of the phases. With a gap of less than 20 diameters of the nozzle nozzle outlet, due to the dynamic effect of the spray jet, a cavity forms and the contact of the phases noticeably worsens. With a gap greater than 50 diameters of the nozzle nozzle outlet, the atomization of the spray jet increases due to coalescence of droplets, which will require an increase in the size of the means for receiving the reagents.

Предлагаемая совокупность отличительных от прототипа признаков с остальными существенными признаками заявляемого аппарата позволяет решить поставленную задачу с получением комплекса одновременно достигаемых преимуществ, который невозможно достичь известным из уровня техники устройством.The proposed set of distinctive features from the prototype of the signs with the remaining essential features of the claimed apparatus allows us to solve the problem with obtaining a set of simultaneously achieved advantages that cannot be achieved by the device known from the prior art.

Заявляемая конструкция иллюстрируется чертежом, на котором представлен продольный разрез центробежного массообменного аппарата.The inventive design is illustrated in the drawing, which shows a longitudinal section of a centrifugal mass transfer apparatus.

Центробежный массообменный аппарат содержит корпус 1 с крышкой 2, дно которой жестко соединено со средством 3 приема реагентов, выполненным в форме вертикального цилиндра, верхняя часть которого оснащена конфузором 4, закрытого крышкой 5. В крышке 5 закреплены средства ввода реагентов в аппарат, одно из которых выполнено в виде центробежной форсунки 6, соосной конфузору 4, а второе - в виде трубки 7, ориентированной на периферийную часть конфузора 4. В пределах цилиндрической части средства приема реагентов 3, донной и конусной частей крышки 2 их наружные поверхности оснащены плоской приварной рубашкой 8. Внутреннее пространство рубашки 8 сообщается со средством 9 ввода и средством 10 вывода теплоносителя или хладагента. В верхней горизонтальной части крышки 2, контактирующей с корпусом 1, закреплена трубка 11, предназначенная для вывода продуктов реакции из аппарата. Заборная часть трубки 11 введена в тороидальную часть комбинированного ротора 12, закрепленного непосредственно на приводном валу 13. Внутренние поверхности конических частей крышки 2 и ротора 12 образуют зазор 14 для прохода реакционной смеси по рабочему пространству аппарата. Для мойки или сброса реакционной смеси в аварийных ситуациях аппарат снабжен технологическим патрубком 15.The centrifugal mass transfer apparatus contains a housing 1 with a cover 2, the bottom of which is rigidly connected to the reagent receiving means 3, made in the form of a vertical cylinder, the upper part of which is equipped with a confuser 4, closed by a cover 5. In the cover 5, there are fixed means for introducing reagents into the apparatus, one of which made in the form of a centrifugal nozzle 6, coaxial to the confuser 4, and the second in the form of a tube 7 oriented to the peripheral part of the confuser 4. Within the cylindrical part of the means for receiving reagents 3, the bottom and conical parts of the cover 2 of them the outer surfaces are equipped with a flat welded jacket 8. The inner space of the jacket 8 communicates with the input means 9 and the output means 10 of the coolant or refrigerant. In the upper horizontal part of the lid 2 in contact with the housing 1, a tube 11 is fixed, which is designed to output reaction products from the apparatus. The intake part of the tube 11 is inserted into the toroidal part of the combined rotor 12, mounted directly on the drive shaft 13. The inner surfaces of the conical parts of the cover 2 and the rotor 12 form a gap 14 for the reaction mixture to pass through the working space of the apparatus. For washing or dumping the reaction mixture in emergency situations, the apparatus is equipped with a technological pipe 15.

Аппарат работает следующим образом.The device operates as follows.

Исходные жидкие реагенты 1 и 2 в определенном соотношении подают соответственно в форсунку 6 и трубку 7 средства 3 приема реагентов. При этом реагент 1 диспергируется, а реагент 2 в виде струи попадает на периферийную часть конфузора 4 и при движении по его поверхности образует вращающуюся пленку, на которую в виде факела распыла попадает реагент 1. Такая схема контактирования жидкостей позволяет обеспечить их оптимальное соотношение в микрообъемах, повысить безопасность процесса и увеличить выход целевого продукта.The initial liquid reagents 1 and 2 in a certain ratio are supplied respectively to the nozzle 6 and the tube 7 of the means 3 for receiving the reagents. In this case, the reagent 1 is dispersed, and the reagent 2 in the form of a jet enters the peripheral part of the confuser 4 and, when moving along its surface, forms a rotating film onto which the reagent 1 enters as a spray torch. Such a liquid contacting scheme makes it possible to ensure their optimal ratio in microvolumes, increase process safety and increase the yield of the target product.

Далее реакционная смесь, поступая в донную часть вращающегося комбинированного ротора 12, за счет центробежных сил направляется к его периферии. Высокие относительные скорости движения реагентов интенсифицируют процессы тепло- и массообмена, при этом увеличивается полнота химического превращения. Проходя затем через зазор 14, образованный внутренними поверхностями конических частей ротора 12 и крышки 2 аппарата, реакционная смесь подвергается мощному сдвиговому воздействию, что также способствует улучшению межфазного контакта. При помощи плоской приварной рубашки 8 со средствами ввода 9 и вывода 10 теплоносителя или хладагента в этой зоне обеспечиваются оптимальные условия подвода или отвода тепла. Выходя из зазора 14, реакционная смесь образует турбулентный вращающийся слой в тороидальной части ротора 12. Введенная в этот слой заборная часть трубки 11 обеспечивает надежный вывод реакционной смеси из аппарата под избыточным давлением для последующего использования.Next, the reaction mixture entering the bottom of the rotating combined rotor 12, due to centrifugal forces is directed to its periphery. High relative speeds of movement of the reagents intensify the processes of heat and mass transfer, while the completeness of the chemical transformation increases. Then passing through the gap 14, formed by the inner surfaces of the conical parts of the rotor 12 and the cover 2 of the apparatus, the reaction mixture is subjected to a powerful shear action, which also improves the interfacial contact. Using a flat welded shirt 8 with means of input 9 and output 10 of the coolant or refrigerant in this zone, optimal conditions for supplying or removing heat are provided. Leaving the gap 14, the reaction mixture forms a turbulent rotating layer in the toroidal part of the rotor 12. The intake part of the tube 11 introduced into this layer provides a reliable outlet of the reaction mixture from the apparatus under excess pressure for subsequent use.

Создан опытный образец аппарата, прошедший проверку в лабораторных условиях.A prototype of the device has been created, tested in laboratory conditions.

Таким образом, предлагаемый центробежный массообменный аппарат для проведения процессов, осложненных химическими превращениями в системах «жидкость - жидкость» практически реализуем.Thus, the proposed centrifugal mass transfer apparatus for carrying out processes complicated by chemical transformations in liquid-liquid systems is practically feasible.

Claims (1)

Центробежный массообменный аппарат для систем «жидкость - жидкость», включающий корпус, средства ввода реагентов, закрепленный непосредственно на приводном валу ротор, выполненный комбинированным из тороидальной части и усеченного конуса, жестко соединенного с ней открытым торцом большего диаметра, фигурную крышку, частично утопленную во внутренний объем ротора, верхняя горизонтальная часть которой контактирует с корпусом, коническая часть коаксиальна конической части ротора с образованием зазора между ними, а дно жестко соединено со средством приема реагентов в виде цилиндра, поверхность которого и наружные поверхности крышки в пределах ее конусной части оснащены плоской приварной рубашкой, внутреннее пространство которой сообщается со средствами ввода и вывода теплоносителя или хладагента, средство вывода продуктов реакции, выполненное в виде закрепленной в горизонтальной части крышки трубки, заборная часть которой введена в тороидальную часть ротора, а плоскость входного сечения размещена под углом 30-45° к ее образующей, отличающийся тем, что средство для приема реагентов полностью размещено во внутреннем объеме корпуса, оснащено крышкой, в которой закреплены средства для ввода реагентов, одно из которых выполнено в виде соосно размещенной центробежной форсунки с соплом, выходное сечение которого расположено с зазором относительно дна ротора, составляющим 20-50 диаметров выпускного отверстия сопла форсунки.A centrifugal mass-transfer apparatus for liquid-liquid systems, including a housing, reagent input means, a rotor mounted directly on the drive shaft, made of a combination of a toroidal part and a truncated cone, rigidly connected to it with an open end of a larger diameter, a figured cover partially recessed into the inner the volume of the rotor, the upper horizontal part of which is in contact with the housing, the conical part is coaxial with the conical part of the rotor with the formation of a gap between them, and the bottom is rigidly connected to a means for receiving reagents in the form of a cylinder, the surface of which and the outer surfaces of the lid within its conical part are equipped with a flat welded shirt, the inner space of which communicates with the means for introducing and discharging coolant or refrigerant, means for removing reaction products made in the form of a lid fixed in the horizontal part tube, the intake part of which is introduced into the toroidal part of the rotor, and the plane of the inlet section is placed at an angle of 30-45 ° to its generatrix, characterized in that the means for receiving reagents are completely located in the internal volume of the housing, equipped with a lid, in which the means for introducing reagents are fixed, one of which is made in the form of a coaxially placed centrifugal nozzle with a nozzle, the outlet cross section of which is located with a gap relative to the bottom of the rotor, comprising 20-50 diameters of the outlet nozzle nozzle.
RU2017142070A 2017-12-01 2017-12-01 Centrifugal mass-exchange apparatus for liquid-liquid systems RU2663038C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017142070A RU2663038C1 (en) 2017-12-01 2017-12-01 Centrifugal mass-exchange apparatus for liquid-liquid systems

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017142070A RU2663038C1 (en) 2017-12-01 2017-12-01 Centrifugal mass-exchange apparatus for liquid-liquid systems

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2663038C1 true RU2663038C1 (en) 2018-08-01

Family

ID=63142488

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017142070A RU2663038C1 (en) 2017-12-01 2017-12-01 Centrifugal mass-exchange apparatus for liquid-liquid systems

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2663038C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU465213A1 (en) * 1973-03-30 1975-03-30 Специальное Опытно-Конструкторское Бюро По Интенсификации Тепломассообменных Процессов Ордена Ленина Института Технической Теплофизики Ан Усср Rotary apparatus for the interaction of liquid with powdered substances
US4201487A (en) * 1978-01-14 1980-05-06 Backhaus Franz J Device for making sauces
GB2169814A (en) * 1985-01-22 1986-07-23 Hunken Kk Method and apparatus for continuously mixing and kneading pulverulent bodies, or to prepare slurry
RU2464082C1 (en) * 2011-09-02 2012-10-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем химико-энергетических технологий Сибирского отделения Российской академии наук (ИПХЭТ СО РАН) Rotary mass exchange apparatus
RU2603773C1 (en) * 2015-10-12 2016-11-27 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) Nitrator for producing liquid nitroesters

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU465213A1 (en) * 1973-03-30 1975-03-30 Специальное Опытно-Конструкторское Бюро По Интенсификации Тепломассообменных Процессов Ордена Ленина Института Технической Теплофизики Ан Усср Rotary apparatus for the interaction of liquid with powdered substances
US4201487A (en) * 1978-01-14 1980-05-06 Backhaus Franz J Device for making sauces
GB2169814A (en) * 1985-01-22 1986-07-23 Hunken Kk Method and apparatus for continuously mixing and kneading pulverulent bodies, or to prepare slurry
RU2464082C1 (en) * 2011-09-02 2012-10-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем химико-энергетических технологий Сибирского отделения Российской академии наук (ИПХЭТ СО РАН) Rotary mass exchange apparatus
RU2603773C1 (en) * 2015-10-12 2016-11-27 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) Nitrator for producing liquid nitroesters

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2720921C (en) Apparatus and methods for nanoparticle generation and process intensification of transport and reaction systems
US8080684B2 (en) Method of producing ethyl acetate
US7534404B2 (en) Methods of operating surface reactors and reactors employing such methods
US20090201760A1 (en) Vortex mixer and method of obtaining a supersaturated solution or slurry
EP2252391B1 (en) Vortex mixer and method of obtaining a supersaturated solution or slurry
NO339529B1 (en) Mixer and method
EP3664785A1 (en) Apparatus, systems, and methods for continuous manufacturing of nanomaterials and high purity chemicals
RU2663038C1 (en) Centrifugal mass-exchange apparatus for liquid-liquid systems
EP2158180B1 (en) System and process for production of nitrobenzene
US20070014186A1 (en) Device and method
Ji et al. Preparation of microdispersed droplets by phase inversion in gas/liquid/liquid microdispersion system
RU2521343C1 (en) Method of vegetable oil re-etherification
US10427220B2 (en) Nanoparticle production method, production device and automatic production device
RU152794U1 (en) MIXING DEVICE FOR THE GAS-LIQUID SYSTEM
RU2746392C1 (en) Microreactor-mixer with counter swirling flows
RU2464082C1 (en) Rotary mass exchange apparatus
RU166228U1 (en) INSTALLATION FOR PRODUCING EMULSION FOR EMULSION EXPLOSIVES
Singha et al. Process technology of nanoemulsions in food processing
RU2725251C1 (en) Chemical reactor for carrying out processes in heterogeneous media
RU2744173C1 (en) Mixer microreactor with counter swirling flows
RU217526U1 (en) MIXER
Zhang et al. Experimental study on the dispersed phase droplet formation process in a circumferential shear flow in dripping regime
RU2129042C1 (en) Device for preparation of high-octane component of motor fuels and sulfuric acid delivery unit
Basiri et al. Investigation of liquid–liquid two-phase flow pattern in microreactors for biodiesel production
JP4459246B2 (en) Micro mixer