SU956000A1 - Реактор - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к реакцион ной химической аппаратуре, а более конкретно к вращающимс  аппаратам барабанного типа дл  проведени  гетерогенных химических реакций, сопровождаемых тепловым эффектом. Дл  гетерогенных реакций с большим тепловым эффектом примен ют аппарат с псевдоожиженным слоем диспер ных частиц. Такие аппараты снабжаютс теплообменными поверхност ми дл  подвода или отвода тепла. Их недостатком  вл етс  необходимость применени  твердой фазы в узком диапазоне размера частиц и зависимость интенсификации перемешивани  от -скорос ти газового потока. Известно также применение вращающихс  реакторов с внутренним устройством в, виде винтовой поверхности и перекидных полок с отводом тепла через наружную поверхность барабана tl . Недостатком этих аппаратов  вл етс  равномерное по длине аппарата заполнение твердой фазой.только при определенной их загрузке и ограничение площади теплообмена боковой поверхностью барабана. Это лимитирует производительность аппарата скороетью отвода (или подвода; тепла, а также требует строго определенного количества твердой фазы, единовременно наход щейс  в реакторе. Известен также реактор дл  проведени  гетерогенных реакций, содержащий горизонтальный вращающийс  барабан , перекидные полки, помещенные в барабан, шнеки дл  загрузки и выгрузки твердых материалов, неподвижный кожух, расположенный снаружи барабана , устройства ввода и вывода теплоносител  и привод 2. Отвод тепла через боковую поверхность аппарата существенно ограничивает его производительность и не позвол ет проводить реакции большой тепловой напр женности. Целью изобретени   вл етс  интенсификаци  процесса во вращающемс  реакторе дл  проведени  гетерогенных химических реакций, сопровождаемых большим тепловым эффектом, за счет отвода тепла при энергичном поперечном и продольном перемешивании твердой фазы в каждой из последовательных реакционных зон реактора типа вращающийс  барабан или во всем реакторе в целом независимо от однородности дисперсной твердой фазы и подачи газовой фазы. Поставленна  цель достигаетс  тем, что известный реактор дл  прове дени  гетерогенных реакций, содержащий горизонтальный вращающийс  бараб перекрщные полки, помещенные в барабан , шнеки дл  загрузки и выгрузки твердых материалов, неподвижный кожух , расположенный снаружи барабана, устройства ввода и вывода теплоносител  и привод, снабжен вертикальными трубами с ребрами и неподвижным коль цевым коробом с герметизирующими кольцами и заслонками, закрепленными на барабане, Кроме того, реактор может быть снабжен трубчатыми винтовыми змеевиками , коаксиально установленными внутри барабана и соединенными с устройствами дл  ввода и вывода теплоносител , причем вертикальные ребра закреплены на змеевиках. Интенсивное поперечное и продольное перемешивание достигаетс  за сче наклона барабана к горизонту и транс портировки твердой фазы теплообменными винтовыми поверхност ми к его верхнему концу и соответствующее перемещение частиц твердой фазы к нижнему концу барабана за счет их скаты вани  и пересыпани  с перекидных полок . . В теплообменные трубы ,подаетс  теплоноситель (хладагент),--: гор чий воздух, дымовые холодный воздух или воздух с туманом вод ных капель в случае необходимости интенсивного отвода тепла. В зависимости от тепловой нагрузки может быть установлено несколько змеевиков по радиусу . В этом случае они выполн ютс  в одинаковым шагом, но теплообменные трубы образуют винтовые повер ности одного радиуса. Теплообменные поверхности в виде змеевиков могут быть выполнены на одном радиусе, но последовательно по длине аппарата, что необходимо при разбивке реактора на р д редакционных зон с различной тепловой нагрузкой в каждой зоне Газообразный теплоноситель (хладагент ) подаетс  в газораспределительную коробку с одного торца аппарата и выходит с противоположного торца через специальные заслонки, позвол ющие регулировать поток тепло носител  (хладагента), На фиг. 1 изображен реактор, продольны разрез; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - первы вариант выполнени  узла I фиг.1, на фиг. 4 - второй вариант выполнени  узла I фиг. 1; на фиг. 5 узел 5 фиг. 1; на фиг. 6 - вид Б фиг. 5; на фиг. 7 - узел ш фиг, 1 ; на фиг. 8 - вид В фиг. 7. Реактор состоит из цилиндрического вращающегос  барабана 1, на котором закреплены бандажи 2, опирающиес  на ролики 3. Вращение реактор получает через венцовую шестерню 4. Вращающийс , реактор имеет левую и правую торцовые днища. В горловине 5 правого днища смонтирован шнек б дл  подачи твердой дисперсной фазы и кольцевой невращакнцийс  короб 7 дл  подачи газообраз.ного теплоносител  (хладагента ) . Герметизаци  неподвижного корпуса шнека осуществл етс  сальником 8. Невращающийс  короб.7 сопр гаетс  с вращающимс  днищем с помощью приваренного фланца 9 и системы из кольцевых деталей 10, плотно соприкасающихс  с системой вращающихс  дисков 11. Система вращающихс  дисков 11 сопр гаетс  с горловиной 5 с помощью сальника 12 с буксой 13. В системе дисков 11 имеютс  окна 14 дл  прохода теплоносител  (хладагента ) к змееви1 ам 15, 16 и 17, Из змеевика 17 теплоноситель (хладагент) отводитс  пр мой трубой 18,. а к змеевику 15 подводитс  по трубе 19. Змеевики проход т через Левую торцовую крышку и заканчиваютс  корпусами задвижек 20 и подвижной заслонкой 21. В горловину левой крышки вмонтирован корпус шнека 22, шнек 23 и муфта вала шнека 24. Корпус шнека не вращаетс  и герметизируетс  в горловине сальником, имеющим корпус сальника 25 и сальниковую буксу 26, Внутренн   полость реактора может быть разделена на несколько реакционных зон (на чертеже показана разбивка на две реакционные зоны) с помощью диафрагмы 27, Дл  отвода тепла через наружную поверхность вращающегас  реактора он охватываетс  неподвижным кожухом 28. Герметизаци  кожуха и барабана осуществл етс  уплотнени ми 29, например, лабиринтного типа. Теплоноситель (хладагент) поступает кожуха через штуцеры 30 и выходит через штуцеры31. В зависимости от тепловой напр женности реакционных зон теплообменные змеевики могут проходить -через несколько зон, например две, как внутренний змеевик 16, или располагаетс  только в одной зоне, как, например, змеевик 15 или 17. Тверда  фаза загружаетс  через штуцер 32, подаетс  в реакционную зону шнеком 6. Шнек 6 получает вращение через муфту 33. Выгрузка твердой фазы из реактора осуществл етс  винтовым коробом 34, Подача и вывод исходных и прореагировавших газов осуществл етс  через штуцеры 32 и 35 совместно с твердой фазой. Корпус 1 с бандажами 2 опираетс  на ролики 3. В кольцевой зазор 36 между кожухбм и барабаном подаетс  теплоноситель (хладагент) , Внутреннее устройство барабана состоит из перекидных полок 37, зависит от диаметра аппарата. Винтовые поверхности выполнены из винтовых змеевиков 16 и 17, По трубе 19 теплоноситель (хладагент) поступает в змеевик 15 и по трубе 18 выходит из змеевика 17 Винтовой короб 34 предназначен дл  захвата частиц твердой фазы и подачи их в горловину выгружающего шнека. По первому варианту исполнени  к змеевикам 16 и 17 приварены плоские винтовые ребра 38, располагаемые на продолжении радиуса. По второму варианту винтовые ребра 38 приварены касательно к теплообменным трубам. К торцовому днищу 39 приварен фланец 9. На фланце 9 болтами крепитс  система дисков 11 с окнами 14 дл  прохода газа. Система дисков 11 уплотн етс  на правой горловине набивкой , сжимаемой буксой 13. Кольцевой короб 7 имеет тангенциальный ввод газа. Этот короб 7 не вращаетс , а его сопр жение с вращающимис  дисками 11 осуществл етс  кольцами 10, имеющими сверлени  40 дл  подачи смазки на трущиес  поверхности 41. Дл  более полной герметизации системы подачи теплоносител  (хладагента ) герметизирунадие кольца 10 при жимаютс  к вращающейс  системе дисков 11 пружинами 42. Крльцевой короб .7 служит дл  распределени  теплоносител  (хладаг.ента по теплообменным поверхност м, а шту цер 43 - дл  тангенциального подвода к кольцевому коробу 7 потока теплоно сител  (хладагента). Дл  компенсации перемещений штуцера 43, св занных с недостаточной соосностью всей систем и биению ее элементов при вращении барабана, к нему крепитс  гибкий тру бопровод, например, их плотной ткани На конец трубы 44 одет корпус заслонки 21. Внутри корпуса может пере мещатьс  шибер 45, в котором .выполне ны засверловки 46. С помощью шарика 47, пружины 48 шибер45 фиксирует с  в определенном положении. Корпус заслонки 21 вращаетс  вместе с барабаном . Дл  передвижени  шибера 45 ,в нужное положение предусмотрено спе циальное устройство, представленное на фиг. 8. Это устройство состоит из направл ющих 49, передвигаемых с помощью рычажного механизма 50, который крепитс  на станине и перемещает с  винтовым механизмом 51. Вращаквдийс  реактор с внутренними теплообменными элементами работает следующим образом. При вращении барабана, он через штуцер 32 шнеком 6 загружаетс  твердой фазой. При этом бандажи 2 перека тываютс  по роли.кам 3. Вращающийс  момент реактору передает венцова  шестерн  4. По достижении номингшьной загрузки твердой фазой вращающийс  реактор разогреваетс  до нужной температуры . Дл  этого в кожух 28 между вращающимс  реактором и неподвижным кожухом подаетс  газообразный теплоноситель через штуцеры 30. Из кожуха 28 теплоноситель выходит через штуцеры 31. Регулировка подачи теплоносител  в кожух 28 осуществл етс  арматурой, установленной на газоходах . Герметизаци  неподвижных и вращающихс  деталей может быть осуществлена любым типом уплотнений, например лабиринтными. В случае необходимости более быстрого разогрева барабанного реактора теплоноситель подаетс  в неподвижный кольцевой короб 7, откуда поступает в теплообменные-. змеевики 15, 16 и 17. Распределение теплоносител  по отдельным змеевикам осуществл етс  с помощью задвижек 20. Положение шибера 45 в задвижках 20 устанавливаетс  направл ющими 49,установка которых в нужном положении осуществл етс  рычажным механизмом ГЭ и винтовым механизмом 51. По достижении во вращающемс  реакторе нужной температуры в аппарат подают газообразные реагенты. Подача Газообразных реагентов осуществл етс  через штуцер 32, ,а вывод газообразных продуктов синтеза - через штуцер 35. Выгрузка отработанной твердой фазы осуществл етс  следук дим образом . Тверда  фаза захватываетс  винтовым коробом 34 и подаетс  им в горловину выгружающего шнека 23, а затемк штуцеру 35. В случае экзотермических реакций теплоноситель,-, подаваемый дл  разогрева аппарата, замен етс  на хладагент. Распределение хладагента по отдельным теплообменным поверхност м и дальнейша  регулировка подачи хладагента производитс  задвижками 20. Положение шиберов 45 в этих задвижках фиксируетс  шариком 47 и пружиной 48, а их пе зедвижение направл ющими 49. Перемещение направл ющих 49 помимо рычажного 50 и винтового 51 механизмами может осуществл тьс  пневмоцилиндром или сервомотором (на фиг. не показан). Интенсивное перемешивание твердой фазы в аппарате достигаетс  за счет того, что тверда  дисперсна  фаза подхватываетс  перекидными полками 37 и изза наклона реактора к горизонту перемещаетс  к нижнему концу барабана прискатывании с перекидных полок. Винтовые теплообменные поверхности с вертикальными ребрами 38 передвигают твердую дисперсную фазу к верх нему концу барабана. В результате достигаетс  равномерное распределение твердой фазы по длине барабана при разной степени его загрузки. Дл  более полной отработки твердой фазы вращаквдийс  реактор с помощью диафрагм 27 делитс  на несколько реакционных зон с ограниченным переносом твердой фазы из одной реакционной зоны в другую при интенсивном перемешивании твердой фазы в каждой зоне Вращаквдийс  реактор с внутренними теплообменными поверхност ми позвол ет интенсифицировать гетерогенные реакции с большим тепловым эффектом Эти два .обсто тельства дают наибольший экономический эффект в случае многотоннажного производства. изобретени  1, Реактор дл  проведени  гетерогенных реакций, содержащий горизонтальный вращающийс  барабан, перекид ные полки, помещенные в барабан, шнеки дл  загрузки и выгрузки тверды материалов, неподвижный кожух, расположенный снаружи барабана, устройZ1 го3 rf -Г J7 гз/7/7 /у j/ з / fo гг

1 22 гз

JS

Ш J г 29 г5 Г6Е93036

nf6 /9

А

А1293г

ф1/г. / ства ввода и вывода теплоносител  и привод, отличающийс  тем, что, с целью интенсификации процессов путем улучшени  теплообмена и перемешивани  реагентов,он снабжен вертикальными трубами с ребрами, неподвижным кольцевым коробом с герметизирующими кольцами и заслонками, закрепленными на барабане. 2. Реактор по п. 1, отличающийс  тем, что он снабжен трубчатыми винтовыми змеевиками, коаксиально установленными внутри барабана и соединенными с устройствами дл  ввода и вывода теплоносител , причем вертикальные трубы с ребрами закреплены на змеевиках. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 163498, кл. В 01 J 1/00, 19б5. 2.Авторское свидетельство СССР № 169500, кл. В 01 J 1/00, 1965 (прототип).

гд J 7S J7 J

1/г.1

1

Claims (2)

1. Формула изобретения '1. Реактор для проведения гетерогенных реакций, содержащий горизонтальный вращающийся барабан, перекидные полки, помещенные в барабан, шнеки для загрузки и выгрузки твердых материалов, неподвижный кожух, расположенный снаружи барабана, устрой ства ввода и вывода теплоносителя и привод, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процессов путем улучшения теплообмена и перемешивания реагентов,он снабжен вертикальными трубами с ребрами, неподвижным кольцевым коробом с герметизирующими кольцами и заслонками, закрепленными на барабане.
2. 2. Реактор по π. 1, отличающийся тем, что он снабжен трубчатыми винтовыми змеевиками, коаксиально установленными внутри барабана и соединенными с устройствами для ввода и вывода теплоносителя, причем вертикальные трубы с ребрами закреплены на змеевиках.