SU1711963A1

SU1711963A1 - Reactor

Info

Publication number: SU1711963A1
Application number: SU904814441A
Authority: SU
Inventors: Юрий Викторович Мартынов; Владимир Александрович Линев; Владимир Викторович Лащевский; Владимир Александрович Лецко; Виктор Васильевич Тарасенко
Original assignee: Институт Проблем Механики Ан Ссср
Priority date: 1990-03-01
Filing date: 1990-03-01
Publication date: 1992-02-15

Abstract

Изобретение относитс к химическому: машиностроению и позвол ет повысить производительность реактора и снизить долю осмоленных продуктов. Реактор содержит корпус с патрубками подвода и отводе, расположенный внутри корпуса циклонный смеситель и соединенную с одним из патрубков подвода реагента питающую трубку с отверсти ми в нижней части, соединенный с боковой стенкой смесител тангенциально трубопровод дл подачи реакционного раствора. Ниже отверсти на питающей трубке выполнены зигзагообразные осесиммет- ричные зыступы, радиусы которых уменьшаютс сверху вниз, к нижнему выступу основанием прикреплен конус вершиной вниз, на выступах и меж/jy отверсти ми питающей трубки выполнены канавки. Э ип.The invention relates to chemical engineering: it allows the reactor productivity to be increased and the fraction of tarred products to be reduced. The reactor includes a housing with inlet and outlet connections, a cyclone mixer located inside the housing and a supply tube with openings in the lower part connected to one of the reactant supply connections, connected to the side wall of the mixer tangentially to the reaction solution feed line. Below the hole in the supply tube are zigzag axisymmetric protrusions, the radii of which are reduced from top to bottom, a cone is pointed to the bottom protrusion with the top pointing down, grooves are made on the protrusions and between the / jy holes of the supply tube. Uh

Description

Изобретение относитс к химической технологии и предназначено дл проведе ни химических реакций в системах жидкость - жидкость.. The invention relates to chemical technology and is intended for chemical reactions in liquid-to-liquid systems.

Известен реактор, содержащий корпус с патрубками ввода компонентов и патрубка отвода готового продукта, расположемиый внутри корпуса смеситель циклонного типа с нижним разгрузочным отверстием, Н9 уровне которого выполнены отверсти в питающей трубке, проход щей по оси смесител и соединенной с патрубком поддчи одного из реагентов, со смесителем тангенциально его боковой стенке соединен циркул ционный трубопровод.A known reactor comprising a housing with nozzles for introducing components and a nozzle for discharging the finished product is located inside a cyclone-type mixer with a lower discharge opening, whose H9 level is formed by an opening in the feed tube passing along the axis of the mixer and connected to the supply end of one of the reagents, with the circulation pipe is connected tangentially to its side wall.

Однако в указанном реакторе недостдточно эффективное осуществл етс смеше ние реагентов, так как выход щий «3 отверстий питающей трубки реагент ускор ющимс потоком прижимаетс к внешним стенкам питающей трубки (размазываетс ) и далее, дроб сь на мелкие капли/расходитс в виде осесимметричного потока с небольш 1м углом конусности, что приводит к локальному перегреву и осмолению части готового продукта.However, in the indicated reactor, the reagents are not efficiently mixed, as the outgoing "3 holes of the feeding tube reagent is accelerated by the accelerating flow against the outer walls of the feeding tube (spreads) and then splits into small droplets / diverges as an axisymmetric flow with a slight 1m taper angle, which leads to local overheating and tarring of a part of the finished product.

Наиболее близким к предлагаемому вл етс реактор, содержащий корпус с патрубками ввода компонентов и патрубка отвода готового продукта, расположенный внутри корпуса смеситель циклонного типа с нижним разгрузочным отверстием, по оси корпуса смесител установлена соединенна с патрубком ввода одного из реагентов питающа трубка с отверсти ми в нижней части, с боковой стенкой смесител (тангенциально ) соединен трубопровод дл циркул ции реакционной смеси. С отверсти ми в питающей трубке соединены радиально расположенные отвод щие трубки.Closest to the present invention is a reactor comprising a housing with nozzles for introducing components and a nozzle for discharging the finished product, located inside a cyclone-type mixer housing with a lower discharge opening, a feed tube with openings in the lower one installed along the mixer housing nozzle parts, with a side wall of the mixer (tangentially), a pipeline is connected to circulate the reaction mixture. Radially located discharge tubes are connected to the holes in the supply tube.

Однако в известном реакторе, радиальные трубки, хот и отвод т реагент от Стенок питающей трубки к периферии, одновременно вызывают дополнительное сопротивленив в узкой части смесител , при этом скорость потока снижаетс и увеличиваетс размер капель реагента, т.е. уменьшаетс межфазма поаерхность и эффективность перемешивани реактора.However, in a known reactor, the radial tubes, although the reagent is diverted from the wall of the supply tube to the periphery, simultaneously cause additional resistance in the narrow part of the mixer, while the flow rate decreases and the size of the reagent drops, i.e. interfacial surface and mixing efficiency of the reactor is reduced.

Цель изобретени - повышение производительности реактора и снижение доли осмоленных продуктов.The purpose of the invention is to increase the productivity of the reactor and reduce the proportion of tarred products.

Поставленна цель достигаетс тем, что в реакторе, содержащем корпус с патрубками подвода реагентов и отвода продукта, расположенный внутри корпуса циклонный смеситель с нижним разгрузочным отверстием , расположенную по оси циклонного смесител и соединенную с одним Из патрубков подвода реагентов питающую трубку с отверсти ми в нижней части, соединенный тангенциально с боковой стенкой циклойного смесител трубопровод дл подачи циркулирующего реакционного раствора, ниже отверстий на питающей трубке выполнены зигзагообразные осесимметричные выступы, радиусы которых уменьшаютс сверху вниз, к нижнему выступу основанием прикреплен конус вершиной вниз, причем диаметр основани конуса меньше диаметра нижнего выступа, на выступах между отверсти ми питающей трубки выполнены канавки, причем глубина кзнавок меньше разности радиусов выступа с канавками и нижерасположенного соседнего выступа.The goal is achieved by the fact that in a reactor containing a housing with nozzles for supplying reagents and withdrawing a product, a cyclone mixer with a lower discharge port located inside the body, located along the axis of the cyclone mixer and connected to one of the reagent supply pipes with openings at the bottom , a pipeline connected to the side wall of the cycloidal mixer tangentially to supply the circulating reaction solution, below the holes in the supply tube are made of a zigzag axis symmetrical protrusions whose radii decrease from top to bottom, a cone with a top down is attached to the bottom protrusion with the base of the cone base smaller than the diameter of the lower protrusion, grooves are made on the protrusions between the holes of the feeding tube, and the depth of the cone is smaller than the radius difference between the protrusion and the grooves of the lower adjacent protrusion .

На фиг. 1 представлен реактор, общий вид; на фиг. 2 - нижний конец питающей трубки; на фиг. 3 - то же, вид снизу.FIG. 1 shows the reactor, a general view; in fig. 2 - the lower end of the supply tube; in fig. 3 - the same, bottom view.

Реактор содержит корпус 1, внутри которого размещен смеситель 2 циклонного типа, С корпусом 1 соединены патрубки 3 подвода реагентов и патрубок 4 отвода продукта . С одним из патрубков 3 подвода реагентов соединена верхним концом питающа трубка 5, на нижнем конце которой выполнень отверсти 6. Питающа трубка 5 размвкйбна по оси смесител 2.The reactor includes a housing 1, within which is placed a cyclone-type mixer 2, with the housing 1 are connected the nozzles 3 for supplying reagents and the nozzle 4 for withdrawing the product. The supply tube 5 is connected with one of the branch pipes 3 for supplying the reagents, at the lower end of which there is an opening 6. The supply tube 5 is spread along the axis of the mixer 2.

С боковой стенкой смесител 2 тангенциально соединен трубопровод 7 дл циркул ции реакционного раствора. Последний совместно .с патрубком 8, трубопроводом 9 и насосом 10 образует ци|экул ционный контур. Смеситель 2 в нижней конической части имеет разгрузочное отверстие 11. Ниже отверстий 6 на питающей трубке 5 выполнены зигзагообразные осесимметричные выступы 12, радиусы которых уменьшаютс сверху вниз. Между отверсти ми 6 на выступах 12 выполнены канавки 13, глубина которых меньше разности радиусов выступа с канавками и нижерасположенного соседнего выступа, при этом канавки 13 нижних выступов 12 сдвинуты по азимутальному углу относительно верхнего выступа 12. К нижнему выступу 12 прикреплен своим основанием конус 14, обращенный вершиной вниз. Диаметр основани конусаA pipeline 7 is tangentially connected to the side wall of the mixer 2 to circulate the reaction solution. The latter, together with the pipe 8, the pipe 9 and the pump 10, forms a circulation circuit. The mixer 2 in the lower conical part has a discharge opening 11. Below the holes 6 on the supply tube 5 there are zigzag axisymmetric protrusions 12, the radii of which decrease from top to bottom. Between the holes 6 on the protrusions 12 are grooves 13, the depth of which is less than the difference between the radii of the protrusion and the grooves of the lower adjacent protrusion, while the grooves 13 of the lower protrusions 12 are shifted along the azimuth angle relative to the upper protrusion 12. A cone 14 is attached to the lower protrusion 12, facing top down. The diameter of the base of the cone

14 меньше диаметра нижнего выступа 12. Реактор работает следующим образом. Реагенты через патрубки 3 подают внутрь корпуса 1. Реакционный раствор через патрубок 8, насос 10, трубопроводы 9 и14 less than the diameter of the lower protrusion 12. The reactor operates as follows. The reagents through the pipes 3 are fed into the housing 1. The reaction solution through the pipe 8, the pump 10, the pipelines 9 and

0 7 подаетс тангенциально внутрь смесител 2 циклонного типа. В последнем реакционный раствор закручиваетс , движетс через смеситель и выводитс через нижнее разгрузочное бтверстие 11 с большой окружной0 7 is fed tangentially into the interior of the cyclone-type mixer 2. In the latter, the reaction solution is twisted, moved through the mixer and discharged through the bottom discharge hole 11 with a large circumferential

5 и осевой скоростью.5 and axial speed.

Один из реагентов через патрубок 3 подают в питающую трубку 5, и через отверсти 6 реагент поступает в циркулирующий реакционный раствор, выход щий из смесител 2 через отверстие 11.One of the reagents through the pipe 3 is fed into the supply tube 5, and through the holes 6 the reagent enters the circulating reaction solution leaving the mixer 2 through the hole 11.

Вышедший через отверсти 6 реагент сразу же попадает в область интенсивного перемешивани , так как ниже отверстий б находитс первый выступ 12, и размазан5 ный по поверхности реагент срываетс в область интенсивного турбулентного течени . Часть реагента, вышедшего из отверстий 6, за счет большой окружной скорости, не сорвавшись с выступа 12, попадает вThe reagent released through the openings 6 immediately falls into the intensive mixing area, since the first protrusion 12 is below the openings b, and the reagent smeared on the surface breaks into the area of intense turbulent flow. Part of the reagent released from the holes 6, due to the high peripheral speed, without breaking from the ledge 12, gets into

0 канавку 13 и в виде осевого потока также подаётс в область интенсивного турбулентного течени основного потока, имеющего большую окружную cKOfiocTb. В результате за выступом 12 образуетс замкнутое циркул ционное движение реакционного раствора , которое не дает реагенту, вышедшему из отверстий 6; прижиматьс к стенке питающей трубки 5. Так как в область за выступом 12 посто нно прибырает реакционный раствор по канавкам 13, образующиес вихревые циркул ционные течени неустойчивы. Сначала они возрастаютв размерах , включа в себ вновь поступивший реакционный раствор, а затем под действием основного потока вихревое образование скользит по поверхности питающей трубки 5 и срываетс с нижерасположенного выступа 12. При этом сорвавшеес вихревое образование имеет также большую радиальную составл ющую скорости, а поступающие осевые потоки из канавок 13 на вышерасположенном выступе 12 также взаимодействуют с основным потоком, образу разветвленную сеть микровихревых0, the groove 13 and in the form of an axial flow is also fed into the region of intense turbulent flow of the main flow, having a large circumferential cKOfiocTb. As a result, behind the protrusion 12, a closed circulation movement of the reaction solution is formed, which does not give the reagent released from the holes 6; to press against the wall of the supply tube 5. Since the reaction solution constantly arrives in the area behind the protrusion 12 along the grooves 13, the resulting vortex circulation flows are unstable. First, they increase in size, including the newly arrived reaction solution, and then, under the action of the main flow, the vortex formation slides along the surface of the supply tube 5 and breaks down from the downstream protrusion 12. At the same time, the broken vortex formation also has a large radial component velocity, and the incoming axial The fluxes of the grooves 13 on the upstream protrusion 12 also interact with the main flux, forming an extensive microvortex network

5 нерегул рных образований. Аналогичные процессы протекают также за другими выступами ..5 irregular formations. Similar processes also occur behind other protrusions ..

В результате многослойного микровихревого перемешивани выход щий из отверстий б реагент равномерно распредел етс в потоке, выход щем из разгрузочного отверсти 11. Кроме того, за счет многоступенчатого уменьшени диаметров выступов 12 увеличиваетс угол распыпа потока , выход щего из отверсти 11, т.е. увеличиваетс объзм интенсивного перемешивани , расположенный под смесителем 2.As a result of multi-layer micro-vortexing, the reactant exiting the holes b is evenly distributed in the stream exiting the discharge opening 11. In addition, due to the multi-stage reduction in the diameters of the projections 12, the spraying angle of the flow leaving the opening 11, i.e. The vysm of intensive mixing, located under the mixer 2, increases.

Установленна система sfctcTynoB 12 с уменьшающимис диаметрами по ходу движени жидкости (сверху вниз) и наличие конуса 14 позвол ют снизить сопротивление основному потоку до минимума, так как образующиес за выступами 12 замкнутые вихревые образовани выnoлн юt роль смазки.The installed sfctcTynoB 12 system with decreasing diameters in the direction of flow of the liquid (from top to bottom) and the presence of a cone 14 reduce the resistance of the main flow to a minimum, since the closed vortex formations formed outside the projections 12 remove the role of lubricant.

Таким образом, в результате интенсивного перемешивани реагентов в микровихр х удаетс создать равномерное распределение реагентов во всем объеме реактора. Кроме того, низкое гидравлическое сопротивление позвол ет увеличить скорость осевого потока и тем самым увеличить сдвиговые напр жени в зоне смешени и. соответственно, раздробить капли реагента (циклогексаноноксима) до более мелких размеров.Thus, as a result of the intensive mixing of the reagents in the microvortices, it is possible to create a uniform distribution of the reagents throughout the reactor volume. In addition, low hydraulic resistance allows to increase the speed of axial flow and thereby increase the shear stresses in the mixing zone and. accordingly, crush the reagent droplets (cyclohexanone oxime) to smaller sizes.

Все это существенно увеличивает поверхность контакта фаз. что гюложительно сказываетс на производительности реактора , а также рассредоточивает реагенты более равномерно по объему реактора, что позвол ет снизить количество и объемы местных зон перегрева, что в конечном итоге снижает потери целевого продукта на осмоление .All this significantly increases the surface contact of the phases. which has a detrimental effect on the performance of the reactor, and also disperses the reagents more evenly throughout the reactor volume, which allows reducing the number and volume of local overheating zones, which ultimately reduces the losses of the target product to tarry.

Готовый продукт выходит из реактора через патрубок 4.The finished product leaves the reactor through the pipe 4.

Дл сравнени эффективности предложенного технического решени с эффективностью известного аппарата выполнены сравнительные эксперименты на реальных реакторах. Эксперименты показали, что в предлагаемом реакторе нагрузка (произво-. дительность) увеличиваетс на 15%. В качестве рабочих сред используют олеум и циклогексаноноксим. В предлагаемом реакторе такой параметр, как перманганатна потребность, характеризующий степень осмолени продукта, снижаетс с 2300 в известном реакторе до 1400 и, соответственно, почтивдвое снижаетс дол осмоленных продуктов.To compare the effectiveness of the proposed technical solution with the efficiency of the known apparatus, comparative experiments were performed on real reactors. Experiments have shown that in the proposed reactor the load (productivity) increases by 15%. Oleum and cyclohexanone oxime are used as working media. In the proposed reactor, such a parameter as the permanganate requirement, characterizing the degree of product tarification, decreases from 2300 in the known reactor to 1400 and, accordingly, the proportion of tar products decreases by half.

Ф о р м у л а и 3 о б р е т е н и Реактор, содержащий корпус с патрубками подвода реагентов и отвода продукта, размещенный внутри циклонный смеситель с нижним разгрузочным отверстием, расположенную по оси циклонного смесител и соединенную с одним из патрубков подвода реагентов питающую трубку с отверсти ми в нижней части, соединенный тангенциаль ,но с боковой стенкой циклонного смесител трубопровод дл подачи циркулирующего реакционного раствора, о тличающийс тем. что. с целью повышени производительности реактора и снижени доли осмоленных продуктов, ниже отверстий на питающей трубке выполнены зигзагообразные осесимметричные выступы, радиусы которых уменьшаютс сверху вниз, при этом нижний выступ снабжен конусом, обращенным вершиной вниз, диаметр основани которого меньше диаметра нижнего выступа, на выступах и между отверсти ми питающей трубки выполнены канавки.Fo rmula and 3 b ate e Reactor, comprising a housing with nozzles for supplying reagents and discharging the product, placed inside a cyclone mixer with a lower discharge opening, located along the axis of the cyclone mixer and connected to one of the inlets reagent supply tube with openings in the lower part, connected to the tangential, but with a side wall of the cyclone mixer pipe for feeding the circulating reaction solution, which is different. what. In order to increase reactor productivity and reduce the proportion of tarred products, zigzag axisymmetric protrusions are made below the holes in the supply tube, the radii of which decrease from top to bottom, while the bottom protrusion is equipped with a cone with its top facing down, the base diameter of which is smaller than the diameter of the bottom protrusion on the protrusions and between The feed tube holes are grooved.

Claims

Claim

A reactor containing a housing with reagent supply and product discharge pipes, a cyclone mixer with a lower discharge opening located inside the axis of the cyclone mixer and connected to one of the reagent supply pipes with holes in the lower part, a pipeline connected to the tangential tank wall of the cyclone mixer supply of a circulating reaction solution, characterized in that, in order to increase the productivity of the reactor and reduce the proportion of tarred products, below the hole zigzag axisymmetric protrusions are made on the supply tube, the radii of which decrease from top to bottom, while the lower protrusion is equipped with a cone facing the top down, the diameter of the base of which is smaller than the diameter of the lower protrusion, grooves are made on the protrusions and between the holes of the supply tube.