Химический реактор для проведения процессов в гетерогенных средах

 

1. ХИМИЧЕСКИЙ РЕАКТОР ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ПРОЦЕССОВ В ГЕТЕРОГЕННЫХ СРЕДАХ, содержащий вертикальный цилиндрический корпус с профилированным днищем и теплообменной рубашкой , крыщку, вал с рамной мешалкой, расположенный по оси корпуса и нижний конец которого установлен в подпятнике и отражательные перегородки, отличающийся lelw, что с целью интенсификации процессов теплои массопередачи путем турбулизации смешиваемых реагентов в высокоградиентном потоке сдвигающих напряжений, отражательные перегородки выполнены U-образной формы и снабжены бандажами с закрепленными на них между перегородками рассекателями, при этом перегородки расположены диаметрально перпендикулярно друг другу и закреплены в нижней части на подпятнике. 2.Реактор по п. 1, отличающийся тем, что лопасти мешалки выполнены в виде уголков , при этом на радиальных полках мешалки и перегородках выполнена перфорация. 3.Реактор по пп. 1-2, отличающийся тем, что перфорация выполнена в перегородках и радиальных полках мешалки в форме прямоугольника, треугольника или полуокружности со смещением относительно друг § друга.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я0„„1191103

1 у 4 В 01 J 8/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИГЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3717630/23-26 (22) 02.04.84 (46) 15.11.85. Бюл. № 42 (72) В. Ф. Попов, Н. В. Виноградова и Т. В. Безгубенко (53) 66.023 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 571294, кл. В 01 1 б/10, 1975. (54) (57) 1. ХИМИЧЕСКИЙ РЕАКТОР

ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ПРОЦЕССОВ В ГЕТЕРОГЕННЫХ СРЕДАХ, содержащий вертикальный цилиндрический корпус с профилированным днищем и теплообменной рубашкой, крышку, вал с рамной мешалкой, расположенный по оси корпуса и нижний конец которого установлен в подпятнике и отражательные перегородки, отличающийся 1ем, что, с целью интенсификации процессов тепло- и массо- передачи путем турбулизации смешиваемых реагентов в высокоградиентном потоке сдвигающих напряжений, отражательные перегородки выполнены U-образной формы и снабжены бандажами с закрепленными на них между перегородками рассекателями, при этом перегородки расположены диаметрально перпендикулярно друг другу и закреплены в нижней части на подпятнике.

2. Реактор по п. 1, отличающийся тем, что лопасти мешалки выполнены в виде уголков, при этом на радиальных полках мешалки и перегородках выполнена перфорация.

3. Реактор по пп. 1 — 2, отличающийся тем, что перфорация выполнена в перегородках и радиальных полках мешалки в форме прямоугольника, треугольника или полуокружнос1и со смещением относительно друг Е друга.

1191103

Изобретение относится к химическому машиностроению и касается конкретно емкостных химических реакторов, снабженных тихоходными мешалками. Оно предназначено для проведения процессов в гетероген.ных средах и. может быть использовано, например, в производствах моно- и динитроанили нов, аминоантрахинонов (4 — нитроанилина, 2-хлор-4-нитроанилина, 2,4-динитроанилина,2-аминоантрахинона и др).

Цел ь изобретения — интенсификация процессов тепло- и массопередачи путем турбулизации смешиваемых реагентов в высокоградиентном потоке сдвигающих напряжений й.

На, фиг. 1 изображен химический реактор, разрез; на фиг. 2 — разрез А — А на фиг. 1; на фиг. 3 — узел 1 на фиг. I (а и 6); на фиг. 4 — мешалка с двумя парами лопастей.

Химический реактор включает вертикальный цилиндрический корпус 1 с профилированным (эллиптическим) днищем 2 и теплообменной рубашкой 3 с патрубками 4 и 5, крышку 6 с загрузочными и разгрузочными патрубками 7, 8, вал 9, расположенный по оси корпуса 1 и опирающийся нижним концом на подпятник 10. На валу закреплена рамная мешалка, содержащая пару вертикальных лопастей 11, две пары горизонтальных лопастей 12, присоединенных под углом

45 одними концами к ступицам 13 вала 9, а другими концами — к боковым полкам вертикальных лопастей 11 и нижнюю профилированную пару 14, повторяющую профиль днища 2. Вертикальные лопасти 11 и нижние горизонтальные лопасти 14 имеют в поперечном сечении форму уголка. Края радиальных полок вертикальных лопастей 11 снабжены перфорацией 15, выполненной в форме прямоугольников, полуокружностей или треугольников (узел 5 фиг. 3). Внутри корпуса

1 смонтированы отражательные перегородки

16, выполненные в виде двух U-образных шпилек, расположенных взаимно перпендикулярно и соединенных в центре днища 2 посредством подпятника 10. Между отражательными перегородками 16 по внутренней стенке корпуса 1 размещены рассекатели 17, которые жестко прикреплены к отражательным перегородкам 16 посредством банда. жей 18. Края участков отражательных перегородок 16 и рассекателей 17, сопряженных с вертикальными лопастями 11 мешалки, также снабжены перфорацией 19, которая смещена относительно перфорации 15 вертикальных лопастей на .величину шага. Усиление турбулизации достигается также выполнением рамной мешалки с дополнительными парами вертикальных и горизонтальных лопастей, расположенных взаимно перпендикулярно основным парам (фиг. 4).

Химический реактор работает следующим образом.

Получение 4 — нитроанилина из 4-хлорнитробензола в 25 /ц-ной аммиачной воде при 200 С и давлении 50 атм осуществляется следующим образом. Через патрубок 7 в требуемом соотношении загружается расплав 4-хлорнитробензола и аммиачная вода. Через рубашку 3 подводится греющий пар при 16 ати и включается мешалка. При вращении вала 9 нижние горизонтальные лопасти мешалки 14, повторяющие профиль днища, создают окружной поток реакционной массы. Нижние участки U-образных перегородок препятствуют окружному движению, благодаря чему жидкость по днищу получает преимущественно радиальное движение и далее вдоль по отражательным перегородкам 16 переходит в аксиальный поток. Потеряв скорость, аксиальные потоки жидкости через центр аппарата направляются к днищу 2, чему также способствуют верхние наклоненные под углом 45 горизонтальные лопасти мешалки 12, направляющие поток жидкости сверху вниз. Вертикальные лопасти мешалки 11, взаимодействуя с отражательными перегородками 16 и рассекателями потока 17, создают высокие наЗо пряжения сдвига между слоями жидкости, что приводит к вихреобразовайию. Выполнение вертикальных лопастей 11 и горизонтальных 14 в форме уголков обеспечивает преимущественное направление потока в зону наибольших сдвиговых напряжений.

Образовавшиеся за отражательными перегородками и рассекателями вихри в виде шнура разрушаются до более мелких вихрей, чему способствует перфорация 15 на вертикальных лопастях мешалки, а также

40 перфорация 19 — на отражательных перегородках и рассекателях потока. Мелкие энергосодержащие вихри диспергируют 4хлорнитробензол в аммиачной воде, образуя эмульсию. Формирующиеся за отражательными перегородками и рассекателями потока вихри движутся за лопастями мешалки от периферии к центру аппарата и в циркуляционном потоке, благодаря чему гомогенизация во всем реакционном объеме происхо. дит практически мгновенно, что является важным фактором в повышении эффективности работы химического реактора для аммонолиза 4-хлорнитробензола за счет интенсификации процессов тепло- и массопередачи.

1191103

Редактор А. Долинич

Заказ т051/6

19 15

Составитель А. Телесницкий

Техред И. Верес Корректор М. Самборская

Тираж 540 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1!3035, Москва, )K — 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ПГ1П <Патент>, г. Ужгород, ул. Проектная, 4