SU760992A1

SU760992A1 - Аппарат для проведения гетерогенных процессов 1

Info

Publication number: SU760992A1
Application number: SU762317909A
Authority: SU
Inventors: Oleg G Molostov
Original assignee: Oleg G Molostov
Priority date: 1976-01-27
Filing date: 1976-01-27
Publication date: 1980-09-07

Description

Изобретение относится к аппаратам, применяемым в химической и других отраслях промышленности для проведения процессов в системе, например, газ —твердое тело. 5

Известен аппарат для проведения гетерогенных процессов, включающий вертикальный корпус и штуцеры для подачи и отвода твердого материала и газов.

Твердый исходный продукт в этот аппа- Ю рат поступает сверху и, взаимодействуя с реагентом, подаваемым снизу, превращается в другой твердый продукт, который удаляется из аппарата через нижний штуцер [1]· ¹⁵

Недостатками этого аппарата является поршневой режим движения материала, приводящий к трудностям регулировки температуры в случае экзотермических реакций. 20

Известен также аппарат для проведения процессов в системе газ — твердое тело, содержащий корпус, соединенную с ним ограничительную решетку и штуцеры для подачи и отвода твердого материала и га- 25 зов. [2].

Этот аппарат может быть использован,

когда движение твердого материала осуществляется через весь аппарат. При этом конечный продукт, выходящий из аппарата, — 30

2

также твердое вещество и когда движение твердого материала ограничено решеткой. В этом случае размеры отверстий решетки меньше размеров частиц материала, а продукты реакции (газы) удаляются из аппарата через верхний штуцер.

Недостатками аппарата является то, что, во-первых, в нем сравнительно малоэффективный контакт твердого материала и газа из-за небольшой активной поверхности материала. Следствием этого является необходимость увеличения продолжительности процесса, то есть снижение производительности или применение газообразного реагента в гораздо большем количестве, чем это требуется по стехиометрии, и, во-вторых, при проведении экзотермических процессов' некоторыми веществами реакция в нужном направлении протекает не по всей высоте слоя, а лишь в ограниченном объеме материала, находящемся вблизи входа реагента. Выделяющиеся в ходе этой реакции побочные продукты реакции, например кислород, взаимодействуют с продуктом, находящимся в более удаленной части аппарата, может превратить его в другое соединение, не взаимодействующее с реагентом. Это не позволяет использовать данный аппарат для проведения химических процессов по760992

3

добного типа, т. е. аппарат имеет ограниченную область применения.

Кроме того, область использования аппарата ограничена тем, что применение его во всех случаях связано с предварительным гранулированием или брикетированием исходного порошкообразного материала, поскольку, чем меньше размер частиц, тем выше гидравлическое сопротивление слоя материала по высоте аппарата.

Известен аппарат, взятый за прототип, содержащий корпус, ограничительную решетку, выполненную в виде винтовой спирали, один конец которой соединен с корпусом, а другой — с механизмом возвратно-поступательного движения. [3].

Недостатком данного аппарата является то, что происходят большие потери материала.

Целью изобретения является устранение указанного недостатка.

Для достижения этой цели витки спирали в поперечном сечении выполнены в вытянутой в радиальном направлении форме, прямоугольника и расположены под углом к оси аппарата.

Кроме того, спираль выполнена полой и снабжена штуцерами подачи и отвода хладагента или теплоносителя.

На чертеже изображен общий вид аппарата в разрезе.

Аппарат содержит корпус 1 и ограничительную решетку, выполненную в виде винтовой спирали 2. Спираль 2 в поперечном сечении имеет вытянутую в радиальном направлении форму прямоугольника. Один конец этой спирали соединен с корпусом 1, а другой — со штоком 3 механизма возвратно-поступательного движения 4. Шток 3 и спираль 2 выполнены полыми и снабжены штуцерами. Штуцер 5 служит для подачи хладагента или теплоносителя, а штуцер 6 — для отвода их.

В центральной части аппарата расположен коллектор 7 — перфорированная труба, предназначенная для отвода газов.

Аппарат снабжен: штуцером 8 для загрузки твердого материала, штуцером 9для отвода подачи реагента и штуцером 10для удаления твердого продукта.

Витки спирали 2 расположены под углом к оси аппарата. Этот угол, в зависимости от физических свойств материала и конкретных условий эксплуатации, может иметь разные значения, в том числе и больше 90°.

Работает аппарат следующим, образом.

Через штуцер 8 в аппарат загружают твердый материал и по штуцеру 9 подают реагент — газ, который, заполняя всю полость корпуса 1, проходит между витками спирали 2 и взаимодействует с твердым материалом, образующийся в результате этого газообразный продукт попадает в коллектор 7 и удаляется из аппарата.

4

Процесс может осуществляться непрерывно.

В случае образования во время процесса малопроницаемых слоев и корок, уменьшающих производительность аппарата, с помощью механизма возвратно-поступательного движения 4 спираль 2 то сжимают, то растягивают на нужную величину. В результате этого происходит разрушение корок и перемещение частиц материала друг относительно друга. Это позволяет восстановить производительность аппарата.

Для выгрузки твердого материала из аппарата, в случае необходимости, или нового твердого вещества, не реагирующего с данным газом, зоны и т. д., достаточно растянуть спираль 2 иа необходимую величину с помощью механизма 4. При этом материал высыпается за пределы спирали 2 и удаляется из аппарата через штуцер 10.

Нужную температуру в реакционной зоне аппарата поддерживают пропусканием по спирали 2 хладагента или теплоносителя.

Ширина спирали 2 выбирается в зависимости от конкретных условий эксплуатации аппарата и свойств твердого материала (необходимое количество тепла для реакции, теплопроводность твердого материала, скорость движения газов и т. д.).

Конструктивные отличия данного аппарата позволяют существенно повысить производительность, поскольку в нем обеспечивается более эффективный контакт твердого материала с газом при любой высоте слоя его, а также благодаря возможности разрушения образующихся во время работы спеков, корок и т. д.

Возможность проведения в аппарате химических процессов с различными твердыми продуктами и без предварительного гранулирования последнего расширяет область использования аппарата. Кроме того, более широкая область применения аппарата обеспечивается следующим.

Соединение нижнего конца спирали позволяет легко выгрузить твердый материал из аппарата в любое время.

Пропуская по полости спирали хладагент, можно отводить тепло из реакционной зоны аппарата при экзотермических процессах и, подавая в нее теплоноситель, можно поддерживать в аппарате необходимую температуру.

Благодаря тому, что ширину спирали можно выполнять практически любой величины, обеспечивается равномерность распределения температуры в материале в радиальном направлении аппарата. Это ис-. ключает локальное оплавление твердого материала, в частности, при экзотермических процессах.

760992

5

Claims

Формула изобретения

1. Аппарат для проведения гетерогенных процессов, содержащий корпус, ограничительную решетку, выполненную в виде винтовой спирали, один конец которой соединен с корпусом, а другой— с механизмом возвратно-поступательного движения, о тличающийся тем, что, с целью повышения производительности и уменьшения потерь, витки спирали выполнены в поперечном сечении в виде прямоугольника и образуют с вертикалью угол, вершина которого обращена вниз.

6
2. Аппарат по π. 1, отличающийся тем, что спираль выполнена полой и снабжена штуцерами подачи и отвода хладагента или теплоносителя.

5