Реакционный аппарат

 

Изобретение относится к конструкции реакционных аппаратов, может быть использовано в аппаратах с механическими перемешивающими устройствами, которые предназначены для проведения процессов диспергирования и суспендирования при больших тепловых потоках, и позволяет увеличить производительность путем интенсификации жидкофазных процессов. Реактор содержит вертикальный корпус, внутри которого расположена циркуляционная труба с винтовым перемешивающим устройством, приводимым во вращение электроприводом. Внутри аппарата имеется также кожухотрубчатый теплообменник. Новым является то, что теплообменник установлен внутри циркуляционной трубы коаксиально ей с радиальным зазором. Верхний торец кожуха теплообменника расположен на одном уровне с торцом циркуляционной среды, причем площадь радиального зазора составляет 0,7-1,0 площади всех труб теплообменника. Кожухотрубчатый теплообменник расположен над перемешивающим устройством на высоте 1,5-2,0 диаметра винта от нижней трубной доски. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

СОЮЭ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1604462 А1 (51) 5 В 01 1 19/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

flQ ИЭОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (2 ) ) 462 1507/2 3-26 (22) 19.12 ° 88 (46) 07.11 ° 90. Бюл. К 41 (72) В,И.Лосик, Б,Л,Бабинцева, А. Г. Белоножкин, Н. П. Цвигун и А. Т, Я ковл ев а (53) бб. 023 (088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР

1) 312616, кл. В 01 1 19/18, 1970, Авторское свидетельство СССР

К 456827, кл. С 12 В l/10, 1972, (54) РЕАЕЦИОННЬЙ AllIIAPAT (57) Изобретение относится к конструкции реакционных аппаратов, может быть использовано в аппаратах с механическими перемешивающими устройствами, которые предназначены для проведения процессов диспергирования и суслендирования при больших тепловых потоках, и позволяет увеличить проИзобретение относится к конструкции реакционных аппаратов с перемешивающими устройствами для проведения в них процессов диспергирования) суспендирования и других при значительных тепловых нагрузках в химической, нефтехимической, пищевой, медицинской и других отраслях промьппленности, Целью изобретения является повьппение производительности, интенсификация жидкофазных процессов за счет повьппения эффективности работы теплообменных устройств и создания дополнительного циркуляционного потока рабочей среды.

2 изводительность путем интенсификации жидкофазных процессов. Реактор содержит вертикальный корпус, внутри которого расположена циркуляционная труба с HHHTQBblM перемешивающим устройством, приводимым во вращение электроприводом, Внутри аппарата имеется также кожухотрубчатый теплообменник.

Новым является то, что теплообменник установлен внутри циркуляционной трубы коаксиально ей с радиальным зазором. Верхний торец кожуха теплообменника расположен на одном уровне с торцом циркуляционной среды) причем площадь радиального зазора составляет 0,7-1,0 площади всех труб теплообменника. 1<ожухотрубчатый теллооб.менник расположен над перемешивающим устройством на высоте 1,5-2,0 диаметра винта от нижней трубной доски, 1 з. л. ф-лы, 2 ил, На фиг. 1 показан аппарат, общий вид; на фиг.2 — графики зависимости скорости рабочей среды и отводимого, теплового потока от высоты расположения теплообменника и отношение площадей радиального зазора и труб теплообменника.

Реакционный аппарат содержит корпус 1, винтовое перемешивающее устройствр 2 и встроенный кожухотрубный теплообменник 3, расположенный внутри циркуляционной трубы 4, перемешивающее устройство 2 приводится во вращение нижним электроприводом 5.

Теплообменник 3 состоит из нижней 6 1604462 и верхней 7 трубных досок, теплообменных труб 8 и наружного кожуха 9.

Между кожухом 9 теплообмениика и циркуляционной трубой 4 имеется радиаль5 ный зазор 10. Кольцевое пространство

:11 образ овано между циркуляционной трубой 4 и корпусом 1, Зона А аппараа образована между перемешивающим стройством и нижней трубной доской.

Аппарат работает следующим обраом.

Включается электропривод 5 с винтовым перемешивающим устройством 2.

Возникает циркуляционное движение ра- 15 бочей среды от винта вверх по трубам 8 теплообменника, и параллельно дополнительный циркуляционный поток движется также вверх по радиальному зазору 10 до верхнего уровня циркуляционной трубы 4 и далее поворачивает вниз по кольцевому пространству

11.

Зависимости (фиг. 2) скорости в трубах теплообменника и в радиальном зазоре, а также отводимого теплового потока от отношения высоты расположения теппообменника над перемешивающим устройством к диаметру винта и от отношения площади радиального зазора к площади труб теплообменника приве9 дены для аппарата вместимостью 3,2 м для производства ингибиторов коррозии.

На фиг,2 обозначены: -h — высота расположения теплообменника; д. э — диаметр винта; Ит -. скорость рабочей среды в трубах; 1 — скорость рабочей среды в зазоре; ф - отводимый тепловой поток; Р— пгощадь радиального зазора Р— площадь труб тзплообЭ

40 менника.

На фиг,2 видно, что в диапазоне отношения Ь/d> = 1,5-2,0 наблюдается максимальная скорость рабочей среды в трубах теплообменника и в радиальном зазоре, что приводит к увеличению отводимого теплового потока. Расположение теплообменника,на оптимальной высоте при h/d,> = 1,5-2,0 позволяет увеличить скорость рабочей среды отводимый тепловой поток и, соот- 50

l ветственно эффективность теплообмен1 ника.. При расположении теплообменника на близком расстоянии от винта при

h/d < 1,5 возникают потери на удар при входе в теплообменник, что- вызыФ .55 вает увеличение гидравлического сопротивления, . увеличение потребляемой мощности на перемешивание, уменьшение скорости жидкости, соответственно, коэффициента теппоотдачи, величины отводимого теплового потока. При увеличении отношения h/d> p 2,0 возникает увеличение гидравлического сопротивления вследствие отрыва потока от стенок, создания за винтом вихревой зоны (в зоне А аппарата), что уменьшает скорость рабочей среды, коэффициент теплоотдачи и отводимый тепловой поток.

Поскольку гидравлическое сопротивление пропорционально коэффициенту сопротивления и обратно пропо ционально площади сечения R = (/Г, а коэффициент сопротивления труб тепло обменника больше коэффициента сопротивления радиального зазора, то для выравнивания скоростей в радиальном зазоре и в трубах теплообменника площадь радиального зазора выбирается.

Р = Р, (0,7-1,0).

На фиг.2 видно, что в диапазоне, отношения площадей Г /FT = 0,7" l i0 скорости в трубах теплообменника и в

;радиальном зазоре близки, Это приводит к уменьшению неоднородности распределения концентраций рабочей среды и температур по объему аппарата, увеличению производительности аппарата, улучшению свойств конечного продукта, Вследствие того, что теплообменник ! установлен внутри циркуляционной трубы с.радиальным зазором между кожухом теплообменника и циркуляционной трубой, а верхний его торец расположен на одном уровне с торцом циркуляционной трубы, эффективно используется вся теплообменная поверхность теплообменника, так как в данной конструкции н аружн ая по верх но ст ь т е пл оо бме нника по наружному диаметру и всей высоте кожуха интенсивно омывается рабочей средой, циркулирующей по радиальному зазору, Вследствие этого происходит интенсивный теплообмен между теплоносителем в межтрубном пространстве и рабочей средой в кольцевом зазоре при . максимальной поверхности теплообмена, определяемой максимальным диаметром и всей высотой кожуха теплообменника, улучшается эффективносгь работы теплообменника и увеличивается количество теплового потока,. отводимого (подводимого) теплоносителем.

1604462 6

Увеличена интенсивность перемешива.ния вследствие дополнительного цирку ляционного потока рабочей среды по радиальному зазору @доль высоты наружного кожуха теплообменника, так как создание дополнительного циркуляционного потока в аппарате позволяет выравнять температурное поле и уменьшить «еравномерность распределения 10 концентрации рабочих сред во всем объеме аппарата, интенсифицировать процесс теплообмена жидкофазных процессов, увеличить производительность апп ар ат а. 15

Поскольку гидравлическое сопротивление обводного канала меньше гидравлического сопротивления всех труб теплообменника (в зависимости от их количества и диаметра), то для выравнивания скоростей в радиальном зазоре и в трубах пло«цадъ кольцевого зазора в аппарате выбирается 0,7-1,0 площади всех труб теплообменника. Это приводит к выравниванию скоростей рабочей среды в трубах теплообменника и в кольцевом канале, к интенсификации перемешивания, выравниванию температур и концентраций по объему аппарата, к интенсификации >кидкофаэных про- 30 цессов.

Вследствие установки теплообменника над перемешивающим устройством на высоте 1,5-2,0 диаметра винта от нижней трубной доски значительную долю объема нижн ей части аппар ат а э анимает теплообменник, и возникает воэможность начала циркуляционного движения при минимальном коэффициенте заполнения аппарата, т.е. увеличивается диа- 40 пазон применения аппарата при широком изменении коэффициента его заполнения, что необходимо для ряда химико-технологических процессов. Так, по предложенному решению разработан аппарат для 15 производства ингибиторов коррозии, в котором коэффициент заполнения по требованию технологического процесса должен изменяться от 0,3 до 0,70.

Благодаря установке теплообменника над перемешивающим устройством на высоте 1,5-2 диаметра винта от нижней трубной доски при данной конструкции над винтом в зоне А аппарата нет потерь мощности на вихреабразование,пое терь скоростного напора винта, что позволяет увеличить скорость Ы трубах теплообменника, увеличить коэффициент теплоотдачи от реакционной среды, повысить эффективность работы теплообменника н аппарата в целом.

Особенно эффективен этот реакционный аппарат для проведения процессов при больших тепловых нагрузках при перемешивании систем жидкость — жидкость, жидкость -гаэ, жидкость— твердые частицы.

Таким образом, использование изобретения позволит существенно повысить эффективность работы реактора и резко увеличить пр >изводительность аппарата.

Формула из обретения

1, Реакционный аппарат, содержащий корпус, циркуляционную трубу, встроенный кожухотрубчатый теплообменник, винтовое перемешивающее устройство с электроприводом, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения производительности, интенсификации жидкофаэных процессов за счет повь«щения эффектив««остИ рабсты теплообменных устройств и создания дополнительного циркуляционного потока рабо.«ей среды, теплообменник установлен внутри циркуляционной трубы, коаксиально ей, с радиальным зазором между кожухом теплообменника и циркуляционной трубой, при этом верхний его торец расположен на одном уровне с торцом циркуляционной трубы, а площадь радиального зазора между циркуляционной трубой и кожухом теплообменника составляет

0,7-1,0 площади всех труб теппообменника.

2. Аппарат по и.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью расширения диапазона применения при широком изменении коэффициента з аполнения аппарата и .повышения в теплообменнике скорости циркуляции рабочей среды, он установлен над перемешивающ««м устройством на высоте 1,5-2,0 диаметра винта от нижней трубной доски.

1б04462

8ид(дэ

Agvs6r м с

Фиа, 1

200

1,0

too

Редактор О,Юрковецкая

Заказ 3415 Тираж 418 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 1 1

It н

401

Puz 2

Составитель А.Телесницкий

Техред JI.Îëèéíûê Корректор О.Кравцова

r 9