Химический реактор

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„.SU„, 1214191

А (51) 4 В 01 J 19/00 (>

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, "

К ABTOPCHOMV С8ИДЕТЕПЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3815553/23-26 (22) 16.07.84 (46) 28.02.86. Бюл. У 8 (72) А.В.Шишкин, И.И.Барабаш и А.А.Мамедов (53) 063,023(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 327938, кл. В 01 J 1/00, 1972.

Авторское свидетельс;тво СССР

И 812337, кл . В 01 J 19/00, 1981. (54) (57) 1. ХИМИЧЕСКИЙ РЕАКТОР, содержащий корпус с теплообменной рубашкой, днище, крышку, перемешивающее устройство, кольцевой барботер с перфорацией в нижней части, соединенный в .верхней части с патрубком ввода газовых компонентов, и технологические штуцеры, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения производительности путем интенсификации тепломассообмена и надежности в работе, он снабжен размещенными внутри барботера поперечной перегородкой с отверстием, разделяющей его на верхнюю и нижнюю камеры, и турбулпзирующими вставками, размещенными в верхней камере.

2. Реактор по п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что он снабжен установленным в поперечной перегородке обратным клапаном.

1 12

Изобретение относится к аппаратам для проведения гетерогенных реакций, например синтеза гидроксиламинсульфата.

Цель изобретения — повышение производительности эа счет интенсификации тепломассообмена и надежности работы.

Иа фиг. 1 показана принципиальная схема аппарата; на фиг. 2 — принципиальная схема кольцевого барботера.

Аппарат содержит корпус 1 с теплообменной рубашкой, крышку 2, днище 3, перемешивающее устройство 4, содержащее одну или несколько мешалок, кольцевой барботер 5, расположенный в донной части аппарата, с патрубком 6 ввода газовых компонентов, присоединенным к верхней части барботера 5, штуцер 7 ввода жидкой фазы. штуцер 8 для выхода непрореагировавших газов, расположенный на крышке 2, штуцер 9 для выхода целевого продукта, расположенный в днище 3, штуцеры 10 для входа и выхода теплоносителя.

Барботер 5 выполнен в виде полого тора,. в нижней части которого расположены отверстия 11 для поступ-ления газовых реагентов в реакционный объем. Полость барботера разделена на две части горизонтальной перегородкой 12 с отверстием 13.

Газ поступает.в верхнюю часть полости барботера через штуцер 6,„ а через отверстие 13 проходит в нижнюю часть полости барботера. Отверстие 13 перекрывается обратным клапаном 14, препятствующим попаданию жидкой фазы в верхнюю часть полости барботера. Внутри барботера 5 в верхней части над перегородкой 12 по всей ,длине кольцевого канала между штуцером 6 и отверстием 13 размещены статические элементы — турбулизаторы

15. Вид турбулизаторов, их конструк-ция и количество выбираются в каждом конкретном случае в зависимости от расхода газовых компонентов, гидравлического сопротивления барботера и т. п., например, это могут быть конусные вставки-диафрагмы.

Аппарат работает следующим образом.

Исходная жидкая фаза подается в аппарат через штуцер 7 с постоянным расходом или периодически, Газовые!

4191 2

1О

2ц

25 реагенты (два или более) подводятся по трубопроводам к аппарату и вводятся в барботер через штуцер 6.. При необходимости штуцеров 6 может быть несколько. Из барботера 5 газ поступает в реакционный объем, где барбо" ирует через слой жидкости.

Реакционная масса турбулизируется, перемешивающим устройством. Тип перемешивающего устройства и количество мешалок выбираются в зависимости от объема аппарата, физических свойств реакционной массы, обеспечения интенсивности теплообмена и т.д. Иепрореагировавшие газы (абгазы} отводятся из аппарата через штуцер 8. Целевой продукт вь.водится через штуцер 9.

При осуществлении химических реакций, когда газовых компонентов несколько, а скорость массообмгна и селективность процесса зависят от качества предварительного смешения газов, на линии подачи газовых реагентов перед их вводом в реактор обычно устанавливают статический смеситель, в котором газовые реагенты интенсивно смешиваются. Однако в процессах органического синтеза смеси газов обычно взрывоопасны и технологическая защита газового трубопровода от взрыва состоит в обеспечении минимальной длины трубопровода от смесителя до реактора, так как взрыв газовой смеси внутри жидкой реакционной массы практически невозможен. Оптимальными является подача газов порознь в реактор и их смешение в самом реакторе, но до кон-акта с жицкой фазой.

Конструкция барботера обеспечивает выполнение двух функций: гомогенизация газовой смеси и подача диспергированного газа в реактор. Для этого барботер разделен на две части — верхнюю и нижнюю. Верхняя полость барботера выполняет функцию смесителя, для этого она заполнена статическими элементами — турбулизаторами, например коническими диафрагмами. Газы порознь или вместе поступают в барботер, где на расстоянии от входного штуцера 6 до отверстия 13 в горизонтальной перегородке проходят сквозь турбулизаторы, интенсивно перемешиваясь.

Затем газ через отверстие 13 поступает в нижнюю часть барботера

1214191

15 у (ви е.! щцццц Заказ 818/10 . Тираж 527 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 и сквозь отверстия 11 выходит в реакционный объем.

Во время эксплуатации аппарата имеют место случаи падения давления на линии подачи газов, например, из-за выхода из строя компрессора, тогда реакционная масса попадает в барботер и далее в газопровод.

Обычно химические реакции протекают в присутствии твердого катализатора. Твердый катализатор оседает в барботере и газопроводе. При возобновлении подачи газа жидкость вытесняется из барботера, а катализатор остается на стенках газопровода и возможно протекание химической реакции в газовой фазе. Если реакция идет с выделением тепла, это приводит к разогреву газопровода и, следовательно, к возникновению аварийной обстановки.

Во избежание такой ситуации отверстие в горизонтальной перегородке снабжено обратным клапаном по типу клапанов, применяемых в противогазах.

Это позволяет при падении давления в газопроводе перекрыть отверстие в горизонтальной перегородке и жидкая реакционная масса в этом случае заполнит только нижнюю часть полости барботера.

Предлагаемая конструкция оарботера позволяет обеспечить надежную работу химического реактора при па10 даче в него нескольких газов без использования на газопроводе смесителя.

Смешение газов непосредственно в барботере повышает безопасность работы реактора. А качественное смешение газов в барботере sa счет установки в нем турбулизаторов ведет к интенсификации массообмена и 0 улучшению селективности процесса по газовой фазе, Одновременно реша.ется вопрос о предотвращении образовании взрывоопасных газовых смесей вне реактора и попадания жид25 кой реакционной массы и катализатора в газопровод.