SU1126315A1

SU1126315A1 - Bubbler for reaction apparatus

Info

Publication number: SU1126315A1
Application number: SU833592154A
Authority: SU
Inventors: Вячеслав Васильевич Агеев; Геннадий Михайлович Яковлев; Анатолий Иванович Карпович; Владимир Ильич Минкевич; Михаил Михайлович Ерошов
Original assignee: Гродненское Ордена Дружбы Народов Производственное Объединение "Азот" Им.С.О.Притыцкого
Priority date: 1983-05-20
Filing date: 1983-05-20
Publication date: 1984-11-30

Abstract

1. БАРБОТЕР ДЛЯ РЕАКЦИОННЫХ АППАРАТОВ, включающий центральную подвод щую трубу с жестко прикрепленной барботажной системой, состо щей из радиальных перфорированных патрубков, размещенных в одной плос-. кости, отличающийс тем, что, с целью интенсификации процесса контактировани газа и жидкостипри широком изменении диапазона нагрузок по газовой фазе за счет более эффективного распределени газа по объему аппарата и создани высокоразвитой поверхности контакта фаз, барботер снабжен дополнительными барботажными системами, установленными на подвод щей трубепо высоте аппарата, причем кажда повернута в своей плоскости относительно предыдущей . 2. Барботер по п.1, отличающ и и с тем, что кажда барботажна система снабжена диафрагменным элементом, размещенным в верхнейее части. З.Варботер по пп. 1 и 2, отли (Л чающийс тем, что перфорированные радиальные патрубки барботажной системы снабжены внешними диаметральными :перегородками, разме§ щенными под углом к плоскости барботажной системы. 4. Барботер по пп.1-3, о т л и ю ч а ю щ и и с -тем, что перегородо со ки выполнены перфорированными с снабжены прорез ми. СП1. A BARBOTER FOR REACTIVE MACHINES, including a central supply pipe with a rigidly attached bubbling system consisting of radial perforated pipes placed in one plane. Bone, characterized in that, in order to intensify the process of contacting gas and liquid with a wide variation of the load range in the gas phase due to more efficient gas distribution throughout the apparatus and creating a highly developed contact surface, the bubbler is equipped with additional sparging systems installed on the inlet pipe height apparatus, each rotated in its plane relative to the previous one. 2. A bubbler according to claim 1, distinguished by the fact that each bubble system is provided with a diaphragm element located at the top. Z.Varboter on PP. 1 and 2, ditches (L with the fact that the perforated radial nozzles of the bubbling system are equipped with external diametrically: partitions placed at an angle to the plane of the bubbling system. 4. Bubbler according to claims 1-3, w u and i with - the fact that the partition walls are made perforated with grooves.

Description

Изобретение относитс к устройствам дл проведени процессов мае- сообмена и может быть использовано в химической, пищевой и других родственных отрасл х промышленности дл проведени реакционных процессов , в частности процесса оксимиро|вани в производстве капролактама при нейтрализации выдел ющейс в процессе оксимировани свободной се ной кислоты. Известно распределительное устро ство, состо щее из подвод щей трубы к которой жестко прикреплена барботажна система состо ща из радиаль но установленных перевернутых желобов 1.. Известно барботажное устройство дл реакционных аппаратов, состо щее из центральной подвод щей трубы , к которой жестко прикреплены пе форированные патрубки, размещенные в одной плоскости 23. Однако известные барботажные сис темы имеют недостаточно высокую эффективность реакционного процесса вследствие того, что распределение газа происходит в одном сечении аппарата . Конструктивные особенности данных устройств предрасполагают к созданию наибольшей плотности распределени газовой фазы в центре колонны, что особенно про вл етс при увеличении диаметра колонны. Кроме того, в двухфазном противоточ ном потоке жидкость опускаетс около стенки колонны/ а газова фаза стремитс к центральной его части, что снижает.эффективность распределени . Это приводит к тому, что час реакционной жидкости не участвует в процессе массообмена.. Пузырьки газа свободно поднимаюпц1ес вверх, мало диспергируютс , т.е. не происходит обновление поверхности контакта фаз Наиболее интенсивна реакци меж ду жидкостью и газом протекает в зоне барботажа на ограниченной высоте и в меньшей степени в верхних сло х жидкости. Это обусловливаетс обеднением газовых пузырей по целевым компонентам, особенно при процессе с использованием хорошорастворимых газов. Эти факторы вл ютс предпосылкой дл создани аппаратов большого диаметра с невысоким слоем жидкой фазы, что, в свою очередь, увеличивает неравномерность распределени газа и металлоемкость аппарата З J. К недостаткам данных устройств относитс низка эффективность работы устройства приизменении нагрузки по газовой фазе и широком диапазоне . Увеличение расхода газа в одном сечении аппарата вызывает по вление крупных пузырей газа, что резко снижает межфазную поверхность и эффективность процесса. Цель изобретени - интенсифика|Ци процесса контактировани газа и жидкости при широком изменении диапазона нагрузок по газовой фазе за счет эффективного распределени газа по объему аппарата и создани высокоразвитой поверхности контакта фаз . Указанна цель достигаетс тем, . что в барботере, включающем центральную подвод щую трубу с жестко прикрепленной барботажной системой, состо щей из радиальных перфорирован-ных патрубков, барботер выполнен из нескольких барботажных систем, установленных на подвод щей трубе поэтажно по высоте аппарата, причем кажда из них повернута в своей плоскости относительно предыдущей и имеет дифрагмирующий элемент в верхней части , что позврл ет распределить газовую фазу по объему аппарата. С целью интенсификации перфорированные радиальные патрубки барботажной систе.мы снабжены внешними перфорированными перегородками с прорез ми , размещенными диаметрально перфорированному патрубку.и под углом к плоскости барботажной системы. На фиг.1 изображен барботер, общий вид; на фиг.2 - разрезы А-А, Б-Б и В-В на фиг., на фиг.З - барботажна система, общий вид. Устройство состоит из центральной подвод щей трубы 1,к которой жестко прикреплены барботажные системы 2, размещенные по высоте аппарата 3 и состо щие из радиальных перфорированных патрубков 4, размещенных в одной плоскости, причем кажда последующа барботажна система повернута в своей плоскости относительно предыдущей. Барботажна система имеет в верхней части диафрагменный Элемент 5.. Перфорированные радиальные патрубки 4 барботажной системы 2 снабжены внешними диаметральными перфорированными перегородками 6The invention relates to devices for carrying out processes of metabolism and can be used in the chemical, food and other related industries for carrying out reaction processes, in particular the process of oximination in the production of caprolactam, while neutralizing the liberated acid from the process of oximeting. It is known a distribution device consisting of a supply pipe to which a bubbling system is rigidly attached consisting of radially installed inverted gutters 1. A bubbling device for reaction apparatus is known, consisting of a central supply pipe to which perforated pipes are rigidly attached placed in one plane 23. However, the known bubbling systems have not sufficiently high efficiency of the reaction process due to the fact that the gas distribution occurs in one section SRI device. The design features of these devices predispose to the creation of the greatest density distribution of the gas phase in the center of the column, which is especially manifested with an increase in the diameter of the column. In addition, in a two-phase counter-current flow, the liquid is lowered near the wall of the column / and the gas phase tends to its central part, which reduces the distribution efficiency. This leads to the fact that the hour of the reaction liquid does not participate in the process of mass transfer. The gas bubbles freely rise up, they disperse a little, i.e. there is no renewal of the contact surface of the phases. The most intense reaction between the liquid and the gas occurs in the bubbling zone at a limited height and to a lesser extent in the upper layers of the liquid. This is due to the depletion of gas bubbles in the target components, especially during the process using highly soluble gases. These factors are prerequisites for the creation of large-diameter apparatus with a low layer of liquid phase, which, in turn, increases the uneven distribution of gas and the metal intensity of apparatus J. J. The disadvantages of these devices are the low operating efficiency of the device in changing the load over the gas phase and wide range. An increase in gas consumption in one section of the apparatus causes the appearance of large gas bubbles, which drastically reduces the interfacial surface and the efficiency of the process. The purpose of the invention is to intensify the process of contacting gas and liquid with a wide variation of the load range in the gas phase due to the effective distribution of gas throughout the apparatus and the creation of a highly developed contact surface. This goal is achieved by that in a bubbler that includes a central inlet pipe with a rigidly attached bubbling system consisting of radial perforated pipes, the bubbler is made of several bubbling systems installed on the inlet pipe each by height of the apparatus, each of which is rotated in its own plane relative to previous and has a diffracting element in the upper part, which allows to distribute the gas phase throughout the apparatus. In order to intensify the perforated radial nozzles of the bubbling system. We are equipped with external perforated partitions with slots placed diametrically perforated nozzle and at an angle to the plane of the bubbling system. Figure 1 shows the bubbler, a general view; Fig. 2 shows sections A-A, B-B and B-B in Fig., Fig. 3 shows a bubbling system, a general view. The device consists of a central inlet pipe 1, to which the bubbling systems 2, placed along the height of the apparatus 3, and consisting of radial perforated nozzles 4 placed in one plane, are rigidly attached, each subsequent bubble system being rotated in its plane relative to the previous one. The bubbling system has a diaphragm element 5 in the upper part. Perforated radial nozzles 4 of the bubbling system 2 are provided with external diametrical perforated partitions 6

3li3li

с прорез ми 7,- Перегородки установ-, : лены под углом к плоскости барботажной системы, дл подачи газа и отвода жидкости служат штуцера 8 и 9.with slots 7, - The partitions are installed-,: the flaps are at an angle to the plane of the bubbling system, fittings 8 and 9 are used for gas supply and drainage.

Барботер работает следующим образом .The bubbler works as follows.

Таз поступает через штуцер 8 в центральную трубу и распредел етс по барботажным системам 2. Установке барботажных систем поэтажно способ- ствует эффективному распределению газовой фазы по всему объему реакционной жидкости, что необходимо дл проведени быстрых реакций в жидкой фазе, когда один из- реагентов, переход щий из газовой фазы, вл етс хорошо растворимым. При этом газовый пузырь быстро обедн етс по целевому компоненту на ограниченной высоте реакционного сло и .распределение газа по высоте реактора обусловленоThe pelvis enters through the nozzle 8 into the central tube and is distributed through the bubbling systems 2. The installation of the bubbling systems contributes to the efficient distribution of the gas phase throughout the reaction liquid, which is necessary for carrying out rapid reactions in the liquid phase, when one of the reactants from the gas phase, it is highly soluble. In this case, the gas bubble is quickly depleted in the target component at a limited height of the reaction layer, and the distribution of gas in the height of the reactor is due to

,более эффективное использование всёто реакционного объема. Установка в верхней части барботажных систем, в центральной трубе 1, диафрагменных элементов 5 дает возможность производить заранее заданное распределение газовой фазы по барботажным системам., more efficient use of everything reaction volume. The installation in the upper part of the bubbling systems, in the central tube 1, of the diaphragm elements 5, makes it possible to produce a predetermined distribution of the gas phase among the bubbling systems.

Внутренний диаметр диафрагменного устройства дл каждой бар ботаж- . ной системы расчитываетс по известным зависимост м и выбираетс исход из услови равенства, гидра лического сопротивлени каждой барботажной системы и высоты газожидкостного сло над ней, а также из условий оптимального ведени процесса. Обычно дл нижней барботажной системы внутренний диаметр диафрагменного устройства меньше, чем вышележащей,The inner diameter of the diaphragm device for each bar is botazh-. The system is calculated from the known dependencies and is selected based on the condition of equality, the hydraulic resistance of each bubble system and the height of the gas-liquid layer above it, as well as on the conditions of optimal process management. Usually for the bottom bubbling system, the internal diameter of the diaphragm device is smaller than the overlying one,

В каждой барботажной системе газ распредел етс по перфорированным патрубкам и через перфорацию в них барботирует в слой жидкости. При небольших расходах газовой фазы работают верхние отверсти перфорированного аатрубка, С увеличением расхода газовой фазы начинают работатьIn each bubbling system, the gas is distributed through the perforated nozzles and through the perforations in them bubbled into the liquid layer. At low flow rates of the gas phase, the upper holes of the perforated tube work. As the flow rate of the gas phase increases, they start to work.

6315463154

и нижние отверсти . Это позвол ет устройству эффективно работать в шиDOKOM диапазоне нагрузок,and bottom holes. This allows the device to operate efficiently in a wider load range.

Наличие перфорированных перегородок способствует тому,что струи газа, вытекающие через нижние отверсти перфорированного патрубка,поднимаютс вверх вдоль плоскости перегородек,увлека за собой жидкость; Газ частичноThe presence of perforated partitions contributes to the fact that gas jets flowing out through the lower holes of the perforated nozzle, rise up along the plane of the partitions, carrying the liquid; Gas partially

g барботирует через перфорацию в перегородке , а оставща с часть проходит через край перегородки с прорез ми. Наличие прорезей в перегородке способствует более тонкому диспергиро , ва нию газа в жидкость.g bubbles through the perforation in the septum, while the remaining part passes through the edge of the septum with the slits. The presence of slots in the septum contributes to a thinner dispersion, the gas in the liquid.

Таким образом, наличие перегород . ки способствует не только более тонкому диспергированию газовой фазы и распределению газовой фазы в боль шем объеме жидкости, но и придает образующемус газожидкостному потоку турбулентное вращательное движение , что значительно интенсифицирует реакционный процесс,.Thus, the presence of a partition. The ki not only contributes to a more subtle dispersion of the gas phase and the distribution of the gas phase in a large volume of liquid, but also gives turbulent rotational motion to the gas-liquid flow that forms, which greatly intensifies the reaction process.

5 Поскольку вышележаща барботажна система повернута относительно нижележащей, то основна часть вращающегос турбулизированного газожидкостного потока попадает на перфорированные пластины вьш1ележащей барботажной системы. Происходит обновление поверхности контакта фаз за счет укрупнени и последующего диспергировани пузырьков газа на перегородке ,5 Since the overlying bubbling system is rotated relative to the underlying, the main part of the rotating turbulized gas-liquid flow falls on the perforated plates of the adjacent bubbling system. The contact surface of the phases is updated due to the enlargement and subsequent dispersion of gas bubbles on the partition wall,

5 Через этот же барботер поступает нова порци газа,-Газ, проход щий |через верхние отверсти .в перфора- 1ции патрубка, барботирует в слой жидкости под ним, а проход щий в5 A new portion of gas, the gas passing through the upper openings in the perforation of the nozzle, flows through the same bubbler, bubbling into the layer of liquid below it, and passing through

0 нижние отверсти смешиваетс с основным газожидкостным потокомi еще сильнее его турбулизиру , Далее процесс повтор етс .0, the lower orifices are mixed with the main gas-liquid flow i even more turbulized by it. The process is then repeated.

Таким образом, предложенна кон5 струкци барботера позвол ет распределить газ во всем-объеме аппарата и обеспечивает эффективную турбулизацию газожидкостногр потока в широком даапазоне нагрузок.Thus, the proposed structure of the bubbler allows the gas to be distributed throughout the entire volume of the apparatus and ensures the effective turbulization of the gas-liquid flow over a wide range of loads.

/I-/I/ I- / I

ВВBB

Б-БBb

Claims

1. BARBOTTER FOR REACTIVE APPARATUS, including a central supply pipe with a rigidly attached bubbler system, consisting of radial perforated nozzles placed in one flat. bones, characterized in that, in order to intensify the process of contacting gas and liquid with a wide change in the load range in the gas phase due to a more efficient distribution of gas over the volume of the apparatus and the creation of a highly developed phase contact surface, the bubbler is equipped with additional bubbler systems mounted on the supply pipe the height of the apparatus, each rotated in its plane relative to the previous one.

2. The bubbler according to claim 1, characterized in that each bubbler system is equipped with a diaphragm element located in the upper part.

3. The bubbler according to paragraphs. 1-2, characterized in that the perforated radial nozzles of the bubbler system are provided with external diametrical; baffles placed at an angle to the plane of the bubbler system.

4-. The bubbler according to claims 1 to 3, with the fact that the partitions are perforated and provided with slots.

5189511 “OS