Газожидкостной реактор

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскик

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 27. 05. 81 (21) 3293737/23-26 ($1) M. Кд.з с присоединением заявки М

В 01 J 10/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет - (33)УДК 66.023 (088. 8) Опубликовако 28,02.83, Бюллетень М 8

Дата опубликования описания 280283

A.Â. Шишкин и И.С. Петров г,:.=».

j, E

l (72) Авторы изобретения.Ф

A (71) Заявитель (54 ) ГАЗОЖИДКОСТНОЙ РЕАКТОР

Изобретение относится к аппаратам для .проведения газожидкостных реакций, например в процессах органического синтеза, и может быть исполь- 5 зовано в различных процессах химической и нефтехимической технологии.

Известен химический реактор для проведения процессов в гетерогенных средах, содержащий корпус с теплообменной рубашкой, встроенный теплообменный циркуляционный стакан, вал с мешалкой, выполненной в виде вин-тового насоса, отражатель потока, выполненный в виде полутора, обращенного выпуклостью к крьптке, дополнительный отражатель, смонтированный на валу мешалки и выполненный в виде полуоткрытой турбины 1 ).

Основными недостатками данного аппарата при проведении массообмен" ных реакций с быстрорастворимыми газами и большим тепловым эффектом являются слабо развитая поверхность теплообмена и высокая энергоемкость перемешивающего устройства в àïïàратах большой единичной мощности, низкий энергетический КПД аппарата изза неиспользования энергии вводимого газа на перемешивание реакционной массы.

Известен кожухотрубный газлифтный реактор, содержащий корпус, выполненный в виде кожухотрубчатого теплообменника с центральной циркуляционной трубой, увеличенную по высоте верхнюю крышку, теплообменные трубы, закрепленные в верхней и нижней трубных решетках. Нижние концы всех труб выведены под трубную решетку и в низ на одинаковом расстоянии от нижнего среза просверлены отверстия. Аппарат имеет развитую поверхность теплообмена, циркуляция жидкости в аппарате обеспечивается за счет ввода газового реагента, газ подается под нижнюю трубную решетку, под которой образуется газовый слой, отжимающий жидкость вниз до тех пор, пока не откроются отверстия в барботажных трубах. В барботажных трубах образуется газожндкостная смесь, в циркуляционных — находится только жидкосТь

3а счет разности их плотностей и обеспечивается циркуляция жидкости в аппарате. Интенсивность процессов тепломассообмена в таком аппарате в основном зависит от расхода газа (2 J.

Однако в известном устройстве ин тенснвность тепломассообмена при малых расходах газов, особенно раст1000094 воряющихся в жидкости, недостаточна.

Локальные перегревы жидкости на по верхности раздела фаз при обработке быстрорастворимого газа и невозмож° ность использования аппарата в периодических процессах, протекающих в 5

-две или более стадий, когда одна иэ них осуществляется без ввода газового реагента также относятся к недос-. таткам известного устройства.

Цель изобретения — интенсификация процессов при обработке быстрорастворимых газов путем регулирования их подачи.

Поставленная цель достигается тем, что в известном аппарате, содержащем вертикальный цилиндрический корпус, горизонтальные трубные решетки, установленные в верхней и нижней частях корпуса и делящего его на верхнюю центральную и нижнюю камеры, барботажные трубы, закрепленные в труб- 20 ных решетках и выполненные с отверстиями для ввода газа расположенными в нижних их частях в нижней камере, циркуляционнуюю трубу, закрепленную в трубных решетках по оси корпуса, 25 и штуцеры ввода и вывода реагентов и теплоносителя, имеются подвижная в вертикальном направлении ложная трубная решетка, установленная под нижней трубной решеткой в нижней ка- ЗО мере на трубах, и упоры, закрепленные на внутренней поверхности корпуса по обе стороны от ложной трубной решетки и отверстий для ввода газа.

ПРичем верхний упор Расположен 35 под патрубком для ввода газообразного реагента, а нижний — под отверстиями для ввода газа в барботажных трубах. Кроме того газожидкостной реактор снабжен диффузором, уста- новленным соосно над циркуляционной 40 трубой в верхней камере, и помещенной в диффуэор мешалкой, выполненной в виде осевого насоса, а ложная трубная решетка изготовлена из материала с плотностью, меньшей плотности 45 реакционной смеси. .На чертеже показана принципиальная схема аппарата.

Реактор содержит корпус 1 в виде кожухотрубчатого теплообменника, верхнюю 2 и нижнюю 3 камеры. Корпус

1 содержит верхнюю и нижнюю трубные решетки 4, в которых закреплены барботажные трубы 5, и центральную циркуляционную трубу б,. Барботажные трубы 5 снабжены отверстиями 7. В верхней камере 2, коаксиально циркуляционной трубе б размещен диффузор 8 с мешалкой 9, выполненной в виде осевого насоса. В нижней камере 3 размещен штуцер 10 для ввода газа, рас- бО положенный между трубной решеткой и отверстиями в барботажных трубах.

Реактор снабжен штуцерами 11 и 12 для ввода жидкой фазы и вывода целевого компонента. В нижней камере 3 65 под штуцером 10 расположен кольцевой упор 13, а ниже уровня отверстий

7 — упор 14. Между упорами 13 и 14, с воэможностью перемещения расположен элемент 15 в виде ложной трубной решетки. Элемент 15 изготовлен та-. ким образом, что его плотность меньше плотности жидкой фазы. штуцеры 16 служат для подачи и отвода теплоносителя в межтрубное пространство аппарата.

Аппарат работает следующим образом.

Жидкая фаза подается в реактор через штуцеры 11 или 12 до era заполнения. В дальнейшем ее подача зависит

:от того, в каком режиме работает аппарат, а именно, в непрерывном или периодическом. Затем через штуцер 10 подают в аппарат газ. Под трубной решеткой образуется газовый слой, отжимающий ложную трубную решетку 13 вниз до тех пор, пока не оголятся отверстия 7 в барботажных трубах 5. Тогда гаэ начинает поступать в барботажные трубы 5, обеспечивая циркуляцию жидкости в аппарате. Гаэ, проходя по барботажным трубам, растворяется в жидкости. Тепло реакции отводится с помощью теплоносителя, подаваемого в межтрубное пространство.

Ложная трубная решетка 15 плавает на поверхности жидкостного слоя и предохраняет гаэ от контакта с жидкостью до момента поступления газа в барботажные трубы. Перемещение элемента 15 ограничено упорами.

Если расход газа недостаточен для обеспечения интенсивной циркуляции продукта в аппарате, то включается мешалка, нагнетающая жидкость через диффузор в циркуляционную трубу, обеспечивая продольную циркуляцию продукта в аппарате.

В случае проведения различных стадий процесса в аппарате при отсутствии подачи газа в аппарат уровень жидкости в нижней камере повышается. Ложная трубная решетка всплывает до верхнего упора. Верхний упор может быть выполнен в виде уплотняющего кольца. Тогда элемент 15, прижимаясь к кольцевому упору 13, предохраняет от поступления реакционной жидкости в штуцер 10. Отверстия 7 в этом случае оголены и омываются жид костью, что предохраняет их от зарастания.

В аппарате можно обрабатывать гетерогенную смесь, содержащую твердую фазу, например катализатор.

Основным преимуществом аппарата является использование Комбинированного способа перемешивания реаКционной массы как газом, так и мешалкой.

Формула изобретения

1. Газожидкостной реактор, содержащий вертикальный цилиндрический

1000094 корпус, горизонтальные трубные решетки, установленные в верхней и нижней частях корпуса и делящие его на верхнюю, центральную и нижнюю камеры, барботажные трубы, закрепленные в трубных решетках и выполненные с отверстиями для ввода газа, расположенными в нижних их частях в нижней камере, циркуляционную трубу, закрепленную в трубных решетках по оси корпуса, и штуцеры ввода и вывода реа-!О гентов и теплоносителя, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью интенсификации процессов при обработке быстрорастворимых газов путем регулирования их подачи, он снабжен подвижной в вертикальном направлении ложной трубной решеткой, установленной под нижней трубной решеткой в нижней камере на трубах, и упорами, закрепленными на внутренней поверх,ности корпуса по обе стороны от лож ной трубной решетки и отверстий для ввода газа.

2. Реактор по п. 1, о т л ич а ю шийся тем, что верхний

25 упрр расположен под патрубком для ввода газообразного реагента, а нижний " "ãþä отверстиями для ввода " газа- в барботажных трубах.

3. Реактор по п. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что он снабжен диффузором, установленным соосно над циркуляционной трубой в верхней камере, и помещенной в диффузор мешалкой, выполненной в виде ocesoro насоса.

4. Реактор по п. 1, о т л ич а ю шийся тем, что ложная трубная решетка выполнена из материала с плотностью, меньшей плотности реакционной смеси.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 ° Авторское свидетельство СССР

9 571294, кл. В 01 J 8/10, 1977..

Соколов В.Н., Доманский И.В. ГЙзожидкостные реакторы. Л., "Иашино" строение", 1976., с. 81, рис..42.

1000094 ч

/б

Составитель A. Тарасов

Редактор И. Ковальчук Техред О.Неце

Корректор С. Шекмар

Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 1216/6 Тираж 535

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5