SU1681880A1 - Газожидкостный реактор - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к химическому и нефт ному машиностроению и представл ет собой роторный газожидкостный реактор , предназначенный дл  насыщени  газов жидкост ми и тепломассообмена между ними . Изобретение может примен тьс  в пищевой , биологической, лакокрасочной и других отрасл х промышленности. Целью изобретени   вл етс  интенсификаци  тепломассообмена за счет тонкого гомогенного диспергировани  небольших объемов жидИзобретение относитс  к химическому и нефт ному машиностроению и представл ет собой роторный газожидкостный реактор , предназначенный дл  насыщени  газов жидкост ми и тепломассообмена между ними . Цель изобретени  - интенсификаци  тепломассообмена за счет тонкого гомогенного диспергировани  небольших объемов жидкости в больших объемах газа и последующего их четкого разделени . кости в больших объемах газа и последую щего их четкого разделени . Газожидкостный реактор содерх ит корпус, расположенные в нем кольцевую камеру, соединенную с патрубком ввода газа, кольцевые перфорированные по концентрическим окружност м перегородки, соединенные с валом, и стационарную перфорированную перегородку, смонтированную между роторным перемеривающим устройством и кольцевой камерой Перфорированна  перегородка имеет кольцевую проточку с радиальными отверсти ми в пазах . Роторное перемешивающее устройство снабжено с торца, контактирующего с кольцевой камерой, циркул ционными, нагнетательными и переточными каналами, а с другого торца - сепарационными камерами и в центре газовсасывающей камерой, соединенной с газоподвод щим патрубком и сепарационными камерами. Соединенные с валом кольцевые перфорированные по концентрическим окружност м перегородки имеют перфорацию в виде расположенных под углом каналов, направленных выходами в сторону вращени  роторного перемешивающего устройства. 1 з.п. ф-лы, 6 ил. На фиг.1 схематически изображен роторный газожидкостный реактор и схема его обв зки; на фиг.2 - то же, продольный разрез; на фиг.З - разрез А-А на фиг.2; на фиг.4 - разрез Б-Б на фиг 2; на фиг.5 - разрез В-В на фиг.2; на фиг.6 - роторное перемешивающее устройство с несколькими перфорированными по концентрическим окружност м перегородками и сепарационными камерами. (Л 00 со оо О

Description

Аппарат состоит из разъемного корпуса 1, снабженного патрубками дл  подвода газа 2, дл  отвода прореагировавшего газа 3 и жидкого продукта 4 и кольцевой камерой 5, например, полуторообразной формы. Во внутренней полости разъемного корпуса 1 на приводном валу 6 смонтировано роторное перемешивающее устройство 7, снабженное кольцевыми перфорированными по концентрическим окружност м перегородками 8, роль которых частично выполн ют и перемычки 9 роторного перемешивающего устройства 7.

В разъеме корпуса 1, между роторным перемешивающим устройством 7 и кольцевой камерой 5 смонтирована стационарна  перфорированна  перегородка 10, имеюща  патрубок 11 дл  подвода жидкости и кольцевую проточку 12 с радиальными отверсти ми 13 в пазах 14. Роторное перемешивающее устройство 7 снабжено с торца, контактирующего с кольцевой камерой 5, циркул ционными 15, нагнетательными 16 и переточными 17 каналами, а с другого торца - сепарационными камерами 18 и в центре газовсасывающей камерой 19, соединенной с газоподвод щим патрубком 2 и сепарационными камерами 18. Кольцевые, перфорированные по концентрическим окружност м перегородки 8 и перемычки 9 роторного перемешивающего устройства 7 имеют перфорацию в виде расположенных под углом каналов 20 и 21, направленных выходами в сторону вращени  роторного перемешивающего устройства 7.

Газожидкостной реактор рекомендуетс  снабдить трубопроводной обв зкой 22, предусматривающей многократную частичную или полную циркул цию газа через аппарат , например, по схеме, приведенной на фиг.1.

Газожидкостной реактор работает следующим образом.

Рото рное перемешивающее устройство 7 приводитс  во вращение от приводного вала 6. При этом в газовсасывающей камере 19 за счет действи  центробежных сил в нагнетательных каналах 16 создаетс  разрежение .

Газ, например, хлор, засасываетс  из трубопроводной обв зки 22 через патрубок 2 в газовсасывающую камеру 19 и поступает в нагнетательные каналы 16. Здесь газ, двига сь к периферии роторного перемешивающего устройства 7, сжимаетс  и при совпадении пазов 14 перфорированной перегородки 10с выходом из нагнетательных каналов 16 выбрасываетс  в кольцевую камеру 5. В пазах14 скорость потока возрастает , давление падает. В результате этого,

в кольцевую камеру 5 эжектируетс  жидкость , например расплавленный фенол, подаваемый через патрубок 11 и распредел емый кольцевой проточкой 12 по

радиальным отверсти м 13.

Полуторообразные стенки кольцевой камеры 5 отбивают поток по направлению к входу в циркул ционные каналы 15 и переточные каналы 17. Циркул ционные каналы

0 15 роторного перемешивающего устройства 7 нагнетают своими стенками газожмдко- стную, крупнодисперсную фракцию и при совпадении их каналов с пазами 14 выбрасывают порци ми в кольцевую камеру 5 на

5 рециркул цию. Одновременно в осевом зазоре между роторным перемешивающим устройством и стенками стационарной перфорированной перегородки 10 и в ее пазах 14 создаютс  гидроакустические колебани 

0 и микровихри, которые совместно с механическим воздействием стенок роторного перемешивающего устройства 7 осуществл ют тонкое гомогенное диспергирование газожидкостного потока (практиче5 ски до туманообразного состо ни ). В кольцевой камере 5 возникает кольцевой вихрь, периферийные крупнодисперсные слои которого поступают посто нно на рециркул цию , а затем (в частично отсепари0 рованном виде) в переточные каналы 17. В них же поступают и центральные тонкодиспергированные частицы закрученного а кольцевой вихрь потока (фиг.2). В переточ5 ных каналах 17 происходит сжатие тумано- образной среды и повышение ее концентрации, что ведет к укрупнению жидких , прореагировавших с газом, частиц. Далее эта рабоча  среда вылетает через

0 каналы 20 и дросселируетс  в сепарацион- ных камерах 18. Давление и температура потока падают, частицы конденсируютс , укрупн ютс . Тангенциальна  скорость потока по мере приближени  к оси сепараци5 онных камер 18 возрастает (за счет сохранени  момента количества движени ). Следовательно, будет возрастать и центробежна  сила, котора  будет отбрасывать выносимые потоком частицы жидкости к

0 периферии, т.е. в сепарационных камерах (одной или нескольких) будет осуществл тьс  четкое разделение газожидкостного потока на жидкость и газ. Жидкость, в данном случае расплавленный хлорфенол, будет от5 водитьс  через патрубок 4 к потребител м, а пары сол ной кислоты и остаточный хлор (абгаз) могут направл тьс  на повторную реакцию в газовсасывающую камеру 19 или на дальнейшую обработку в патрубок 3.

Газожидкостный реактор может работать в качестве дегазатора разделител , например ,, дл  отделени  жидкости от газа или жидкости. В этом случае дегазируема  или сепарируема  жидкость подаетс  через патрубок 2 в газовсасывающую камеру 19, а из нее по нагнетательным каналам 16 в кольцевую камеру 5. При прохождении пазов 14 стационарной перфорированной перегородки 10 она диспергируетс  и закручиваетс  стенками кольцевой камеры 5 в кольцевой вихрь. Далее продиспергиро- ванный и подвергнутый гидроакустическому воздействию в пазах 14 поток поступает в циркул ционные каналы 15 и в переточные каналы 17. Здесь жидкость сжимаетс  и выбрасываетс  с высокой скоростью за счет избыточного давлени  и окружной скорости роторного перемешивающего устройства 7 в сепарационные камеры 18. В сепарационных камерах 18 тангенциальна  составл юща  жидкостного потока по мере приближени  его к оси сепарационных камер возрастает, давление падает, жидкость вскипает и раздел етс  на легкие и т желые фракции и пары жидкости отвод тс  по патрубку 3, а т желые и обезгаженные периферийные слои жидкости - по каналу 21 и патрубку 4 к потребителю.

Газожидкостный реактор может работать в качестве диспергатора-классифика- тора. В этом случае рабоча  среда, например газ - твердое тело или жидкость - твердое тело обрабатываетс  по схеме работы роторного газожидкостного реакто- ра-тепломассообменного устройства или по схеме дегазатора-разделител  с последующим разделением продукта в сепарационных камерах на твердую фазу, отводимую через патрубок 4, и более легкую фазу, отводимую через патрубок 3. При этом процесс диспергировани  происходит в кольцевой камере 5 за счет циркул ции, механического истирани  твердых частиц и их разрушени  в осевом зазоре между роторным перемешивающим устройством и стационарной перфорированной перегородкой 10, а также за счет гидродинамического воздействи  на частицы с последующим их выбросом в сепарационные камеры 18. Здесь дисперси  подвергаетс  классификации на более тонкую фракцию, выносимую с потоком через патрубок 3, и крупнодисперсную фракцию, удал емую через патрубок 4. Роторный газожидкостный реактор может работать и по известной схеме, т.е. когда жидкости много, а газа мало. В этом случае жидкость подаетс  через патрубок 2, а газ - в патрубок 11. При этом вытекающа  из нагнетательных каналов 16 жидкость эжек- тирует газ, поступающий из радиальных отверстий 13 в кольцевую камеру 5. Далее

смесь закручиваетс  в кольцевой камере 5 в кольцевой вихрь, получает новый импульс давлени  в циркул ционных каналах 15, выбрасываетс  в виде пульсирующего потока 5 через пазы 14 вновь в кольцевую камеру 5. поступает в переточные каналы 17 и раздел етс  на жидкость и абгаз в сепарационных камерах 18. При этом кольцевой вихрь в кольцевой камере 5 не будет раскручи- 10 ватьс  роторным перемешивающим устройством 7, так как пазы 14 на входе и выходе гас т стенками стационарной перфорированной перегородки 10 окружную скорость кольцевого вихр . Следовательно, в кольце- 15 вой камере 5 не возникает кольцевого жидкостного затвора, так как отсутствует центробежна  сила, его вызывающа . Проведенные эксперименты подтверждают сказанное , что позвол ет не устанавливать в 0 кольцевой камере 5 полукруглые радиальные перегородки дл  гашени  окружной скорости кольцевого вихр , совпадающей с окружной скоростью роторного перемешивающего устройства 7. Это упрощает конст- 5 рукцию, расшир ет сферу применени  роторного газожидкостного реактора и делает его работу надежной.

Во всех случа х и схемах работы наличие пазов 14 на входе и выходе кольцевой 0 камеры 5 создает гидроакустическое и кави- тационное воздействие на циркулирующий в кольцевой камере 5 и каналах 15-17 роторного перемешивающего устройства 7 лоток. Это обеспечивает равномерное и тонкое 5 диспергирование взаимодействующих (жидких, твердых и газообразных) сред друг в друге, что на два - три пор дка увеличивает поверхность контакта взаимодействующих фаз.

0 Технико-экономическа  эффективность изобретени  заключаетс  в использовании большого числа физических эффектов и глубины их использовани , а именно механическое разрушение (истирание, удар), 5 центробежные силы (поле, давление, разр жение ); колебани  (гидродинамические, гидроакустические); кавитаци . Все эти факторы совместно с известными (смешение, турбулизаци , пленочный эффект, эффект 0 увеличени  поверхности контактирующих фаз и т.д.) позвол ют осуществл ть тонкое гомогенное диспергирование небольших объемов жидкости в больших обьемах газа и, следовательно, высокую интенсивность 5 тепломассообмена, а также качественное последующее разделение продуктов реакции .

Годовой экономический эффект от использовани  изобретени  около 15 тыс. руб.

на один аппарат, производительность 5 6

м3/ч

Claims (2)

1. Формула изобретени  1 Газожидкостный реактор, содержащий корпус, расположенные в нем кольцевую камеру, соединенную с патрубком ввода газа, кольцевые перфорированные по концентрическим окружност м перегородки , соединенные с валом, и перфорированную перегородку, смонтированную между роторным перемешивающим устройством и кольцевой камерой, отличающийс  тем, что, с целью интенсификации тепломассообмена путем тонкого гомогенного диспергировани  небольших обьемов жидкости в больших объемах газа и последующего их четкого- разделени , перфорированна  перегородка снабжена кольцевой проточкой с радиальными отверсти ми в пазах, а роторное перемешивающее устройство снабжено с торца, контактирующего с кольцевой камерой, циркул ционными, нагнетательными и переточными каналами, а с другого торца - сепарационными камерами и в центре газо- всасывающей камерой, соединенной с патрубком ввода газа и сепарационными камерами.
2. 2. Реактор по п. 1,отличающийс  тем, что, с целью интенсификации процесса сепарации, кольцевые перегородки, соеди- 5 ненные с валом, имеют перфорацию в виде расположенных под углом каналов, направленных выходами в сторону вращени  роторного перемешивающего устройства.

   0

   22

   б I 4 t

   Пл

   . Фи2.2

   $

   0881891

   Составитель С. Баранова иг 6 Редактор Н. Лазоренко Техред М.МоргенталКорректор И. Муска

   20