SU1736599A1 - Реактор пленочного типа - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к конструкци м трубчатых аппаратов пленочного типа дл  проведени  процессов, требующих эффективного подвода или отвода тепла, и может быть применено в органическом синтезе элементоорганических соединений в химической , нефтехимической, пищевой, фармацевтической, легкой и др. отрасл х промышленности; позвол ет интенсифицировать процессы синтеза элементоорганических соединений , улучшить тепло- и массообмен за счет достижени  устойчивого пленочного течени  жидкости, увеличить турбулентность пленочного потока и быстро удалить из зоны реакции газообразные продукты. Предлагаемый аппарат снабжен устройством дл  подачи и истечени  исходных компонентов, распределителем потока, сборником готового продукта, обогревателем и теплообменной трубой, на рабочей поверхности которой прикреплены ребра с зазором и с различными длинами швов сварки. 3 ил. сл с

Description

Изобретение относитс  к конструкции трубчатых химических реакторов пленочного типа, предназначенных дл  проведени  процессов, требующих эффективного подвода или отвода тепла, а также дл  проведени  химических реакций, и может быть использовано в органическом синтезе, в частности , дл  получени  элементоорганических соединений в химической, пищевой, фармацевтической, легкой и других отрасл х промышленности.

Известен пленочный теплообменник, выполненный в виде трубы, к внутренней поверхности которого плотно прилегает мелко чеиста  сетка дл  создани  устойчивого

пленочного течени  и равномерного распределени  жидкости по рабочей поверхности.

Однако имеющиес  в сетке продольно и поперечно расположенные проволоки способствуют перетеканию жидкости по проволокам в поперечном направлении с образованием отдельных струй. Это нарушает равномерное распределение жидкости по рабочей поверхности. Течение жидкости становитс  струйным, поверхность фазового контакта уменьшаетс , что снижает интен- сивность тепломассообмена.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  аппарат с теплообменной трубой, на рабочей поверхности которой расположены

VJ GO О СЛ Ю Ю

узкие радиальные (продольные) ребра пр моугольного , круглого сечени .

Известный аппарат, хот  и обеспечивает повышенную теплопередачу от рабочей поверхности к стекающей пленке, не обеспечивает решени  проблем, св занных со спецификой проведени  процессов синтеза элементоорганических соединений, сопровождающихс  выделением газообразных продуктов;и быстрого удалени  их из зоны реакции, а также креплени  ребер к рабочей поверхности теплообменной трубы.

Цель изобретени  - интенсификаци  процесса синтеза элементоорганических соединений и улучшение тепломассообмена за счет обеспечени  устойчивого пленочного течени  жидкости, увеличени  турбулентности пленочного потока и быстрого удалени  из зоны реакции газообразных продуктов,

Поставленна  цель достигаетс  тем, что реактор пленочного типа, содержащий корпус , вертикальную теплообменную трубу, расположенную в корпусе, к рабочей поверхности которой прикреплены узкие продольные (радиальные) ребра пр моугольного, круглого или любого другого сечени , патрубки дл  подачи исходных компонентов и отвода готового продукта, снабжен устройством дл  подачи и истечени  исходных компонентов, распределителем потока, расположенным на верхнем торце теплообменной трубы, обеспечивающим образование пленки жидкости и ее равномерное распределение по периметру рабочей поверхности, сборником готового продукта, расположенным в нижней части корпуса, обогревателем, расположенным внутри теплообменной трубы с патрубками ввода и вывода теплоносител , при этом ребра по отношению к рабочей поверхности трубы расположены с зазором 0,3-5 мм, в котором не наблюдаетс  разрыв потока жидкости, и прикреплены к ней в шахматном пор дке, например, сваркой швами длиной 3-100 мм с шагом 30-200 мм.

На фиг, 1 изображен реактор, продольный разрез; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг, 1; на фиг. 3 - теплообменна  труба с ребрами (схема работы).

Реактор пленочного типа выполнен в виде корпуса 1, в котором расположена вертикальна  теплообменна  труба 2 с ребрами 3, и устройства 4 дл  подачи и истечени  потока исходных компонентов, расположенного в верхней асти корпуса 1.

Устройство 4 дл  подачи и истечени  потока имеет патрубки 5 и 6 дл  ввода одного или нескольких исходных компонентов, патрубок 7 дл  вывода газообразных продуктов , конус 8 дл  сбора жидких продуктов

реакции, выполненный с патрубком 9 дл  истечени  реакционной массы (продуктов реакции), и патрубки 10 дл  отвода газообразных продуктов.

На верхнем закрытом торце теплообменной трубы 2 расположен распределитель 11 потока.

Коаксиально теплообменной трубе 2 внутри нее расположена труба 12 с патруб0 ком 13 дл  ввода теплоносител  и патрубком 14 дл  вывода теплоносител .

В нижней части корпуса 1 расположен сборник 15 продукта с патрубком 16 дл  вывода готового продукта.

5 Ребра 3 на вертикальной теплообменной трубе 2 расположены по отношению к рабочей поверхности с зазором 17 и прикреплены к ней, например, точечной сваркой (относительно соседних ребер 3) в

0 шахматном пор дке швами 18 длиной 3-100 мм и шагом 30-200 мм.

Реактор работает следующим образом. При синтезе элементоорганических соединений , в частности при получении триэ5 токсисилана, дл  снижени  эффекта побочных реакций необходимо малое врем  контакта реакционной массы с рабочей поверхностью теплообменной трубы 2, а также быстрое удаление газообразных продуктов

0 из зоны реакции. Данным требовани м удовлетвор ет предлагаемый реактор.

В реактор исходные компоненты подаютс  через патрубки 5 и 6, смешиваютс  и вывод тс  в устройство 4, затем стекают из

5 конуса 8 по патрубку 9 на распределитель 11 потока, обеспечивающий образование пленки жидкости и равномерное распределение ее по периметру рабочей поверхности теплообменной трубы 2. Жидкость за счет

0 сил поверхностного нат жени  удерживаетс  пленкой между ребрами 3 и течет вдоль них, создава  устойчивое течение по рабочей поверхности теплообменной трубы 2. Зазор 17 между ребрами 3 и рабочей повер5 хностью теплообменной трубы 2 обеспечивает возможность подачи больших количеств жидкости с сохранением устойчивости гидродинамического режима по сравнению с гладкими трубами. Прерывистость

0 зазора 17 в сочетании с зонами приварки швов 18, расположенных в шахматном пор дке по отношению к соседним ребрам 3, обеспечивает турбулизацию струй жидкости в стекающей пленке. Струи жидкости,

5 прилегающие к ребрам 3, затека  в зазоры 17 и обтека  швы 18, имеют уменьшенное продольное перемешивание. Правильный выбор допустимого зазора 17 при соответствующих длине сварного шва 18 и шаге между местами приварки дает возможность

увеличивать производительность реактора в широких пределах, интенсифицировать процесс тепломассообмена при высоких выходах готового продукта повышенного качества.

Газообразные продукты удал ютс  из корпуса 1 через патрубки 10 и из реактора вывод тс  через патрубок 7.

Продукты реакции с рабочей поверхности теплообменной трубы 2 стекают в сборник 15 и через патрубок 16 вывод тс  из реактора.

Подвод тепла к теплообменной трубе 2 осуществл етс  через обогреватель 12 (трубу Фильда) путем ввода теплоносител  через патрубок 13 и вывода теплоносител  через патрубок 14.

Ребра 3, приваренные прерывистыми швами 18 в шахматном пор дке, и зазоры 17 между ребрами 3 и рабочей поверхностью теплообменной трубы 2 обеспечивают не только устойчивое течение пленки за счет поверхностного нат жени , но и ее равномерное распределение по рабочей поверхности теплообменной трубы 2, а также повышенный тепломассообмен с перераспределением потоков внутри текущей пленки.

Шахматный пор док креплени  ребер 3, пределы выбранных длин прерывистых швов 18 и шага швами 18, а также наличие зазоров создают благопри тные услови  дл  протекани  основного процесса получени  элементоорганических соединений, в частности триэтоксисилана. Благодар  выбору сочетаний длин швов 18, шага между швами 18 и зазоров 17 с учетом физико-химических характеристик (удельных весов, плотностей, в зкостей, поверхностных нат жений , тепловых свойств и т.д.) исходных компонентов и реакционных масс с измен ющими параметрами можно вести процессы синтеза в интенсифицированном режиме без нарушений хода основного процесса и возникновени  побочных реакций.

Реакционна  масса в пленке свободно стекает по рабочей поверхности теплообменной трубы 2 между ребрами 3 и затекает в зазоры 17. В швах 18, где ребра 3 плотно прикреплены к рабочей поверхности тепло- обменной трубы 2, текущие потоки вытесн ютс  из зазора 17, огибают по длине швы 18 и вновь затекают в зазоры 17. Шахматный пор док расположени  швов 18 обеспечивает улучшенный теплообмен, распределение потоков в пленке без нарушени  параметров задаваемой толщины пленки, поверхностного нат жени  и десорбции газов из массы.

Выбираемые величины зазоров 17 (0,3- 5 мм) должны быть согласованы с физико-химическими характеристиками участвующих в процессах веществ, Так, при начальном зазоре 0,3 мм дл  работы примен ют легкоподвижные низкокип щие компоненты и продукты реакции. Дл  более в зких и высоко кип щих компонентов и продуктов реакции применимы зазоры до 5 мм, в которых не должен наблюдатьс  разрыв потока жидкости.

Конструктивный выбор длины и шага швов 18 также зависит от физико-химических характеристик веществ, участвующих в процессе, и их подбирают с учетом состо ни  стекающей пленки. Например, нижние пределы длин швов 18 и шага выбирают дл  наиболее подвижного состо ни  потоков в объеме стекающей пленки, а верхние пределы - дл  менее подвижного состо ни  потоков в объеме стекающей пленки.

Преимущество предлагаемого реактора по сравнению с известным св зано с наличием устройства дл  подачи и истечени  исходных компонентов, распределител 

потоков, сборника готового продукта, обогревател , ребер, расположенных на рабочей поверхности трубы с зазором и прикрепленных сварочными швами в шахматном пор дке. Это позвол ет интенсифицировать процесс

синтеза элементоорганических соединений, улучшить тепломассообмен за счет устойчивости пленочного течени  жидкости, турбули- зации потоков в пленке и быстрого удалени  из зоны реакции газообразных продуктов.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Реактор пленочного типа, содержащий корпус, внутри которого по оси установлена вертикальна  теплообменна  труба с продольными ребрами и патрубки ввода готового продукта, отличающийс  тем, что с целью интенсификации процесса за счет улучшени  тепломассообмена, он снабжен дополнительным обогревателем, расположенным внутри теплообменной трубы, при

   этом продольные ребра размещены в шахматном пор дке с шагом 30-200 мм по отношению к поверхности трубы с зазором, равным 0,3-5,0 мм.

   I

   S.

   I

   4

   8

   j

   A

   I I- /.

   J- 2/5f 1ь-« I

   te/

   10

   f

   1Л

   -//

   ff

   7

   4C

   A-A

   45 /f

   Щи г 2

   J

   №KJ