Химический реактор

 

Изобретение относится к аппаратам для ведения массообменных процессов в гетерогенных средах, в том числе для амидирования нитрила акриловой кислоты, и позволяет повысить производительность реактора, снизить удельные энергозатраты на единицу продукции и упростить обслуживание аппарата. В предлагаемом реакторе на валу в центральной трубе дополнительно установлены мешалка с наклонными лопастями и элемент в виде полого усеченного конуса, меньшим основанием обращенного вниз, с образованием между внутренней поверхностью центральной трубы и большим основанием конуса минимального конструктивного зазора, при этом диаметр центральной трубы больше диаметра мешалки расположенной в конусе 1 ил

ОКЗЗ C0RFTCVMX

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 В 01 J 19/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Я %5ДМСр ГпА, Ю 3 фь

О ()

> (21) 4683513/26 (22) 25.04.89 (46) 07.03.91. Бюл. ¹ 9 (72) А.В. Шишкин л О.И. Морозова (53) 66,023(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 814435, кл. В 01 J 19/18, 1981. (54) ХИМИЧЕСКИЙ РЕАКТОР (57) Изобретение относи ся к аппаратам для ведения массообменных процессов в гетерогенных средах, в том числе для амидирования нитрила акриловой кислоты, и позволяет повысить производительность

Изобретение относится к аппаратам для введения процессов массообмена в гетерогенных средах с большим тепловым эффектом и может быть исполb3îBано в различных отраслях народного хозяйства при обрабо ке жидких сред, например для амидирования нитрила акриловой кислоты в производстве синтетических волокон.

Целью изобретения является повышение производительности реактора. снижение удельных энергозатрат на единицу продукции и упрощение обслуживания за счет создания в реакторе зон "идеального смешения" и "идельного выгеснения".

На чертеже показана принципиальная схема реактора.

Реактор содержит корпус 1 с теплообменной рубашкой 2, кожухотрубчатый теплообменник 3 с центральной трубой 4, I перемешивающее устройство 5 в виде мешалки 6, расположенной в корпусе 1, и мешалки 7, расположенной в центральной трубе 4. смонгNpoBBHHblx на одном валу 8, элемент 9 в виде полого усеченного конуса, также смонтированного на валу 8 переме.. Ю 1632493 А1 реактора, снизить удельные энергозатраты на единицу продукции и упростить обслуживание аппарата. В предлагаемом реакторе на валу в центральной трубе дополнительно установлены мешалка с наклонными лопастями и элемент в виде полого усеченного конуса, меньшим основанием обращенного вниз, с образованием между внутренней поверхностью центральной трубы и большим основанием конуса минимального конструктивного зазора, при этол диаметр центральной трубы больше диаметра мешалки, расположенной в конусе. 1 ил. шивающего устройства, крышку 10 и технологические штуцеры 11 и 12 соответственно ввода реагентов и выхода целевого продукта.

Аппарат работает следующим образом, Исходные компоненты подаются в реактор через штуцер 11.

В корпусе 1 реакционная среда интенсивно перемешивается мешалкой 6. При этом реактор выполнен в виде емкостного аппарата, представляющего собой аппарат

"идеального смешения". Необходимый температурный режим в аппарате поддерживается посредством теплообменной рубашки

2. Объем реактора — зоны "идеального смешения" — выбирают из условий технологического режима ведения процесса.

Очень часто химические реакции бывают обратимыми или основные химические реакции протекают:в сопровождении побочных реакций. Для предотвращения образования побочных продуктов или прекращения химической реакции вообще необходимо изменить температуру вещест1632493

10

Для упрощения обслуживания аппарата 15

30

35 сказываться, что дополнительная мешалка

7 будет создавать очень высокий циркуля55 ва, обычно ее надо понизить, Иногда такие требования диктуются условиями безопасности ведения процесса или условиями дальнейшей технологии обработки вещества. Например, в процессах синтеза полимеров надо получить полимерный материал с заданным молекулярным видом и распределением. Для прекращения процесса синтеза в этом случае понижают температуру.

В предлагаемом аппарате интенсивное изменение температуры обрабатываемого и родукта и роисходит в кожухотрубчатом теплообменнике 3, имеющем развитую поверхность теплообмена. при ремонте и замене мешалки 6 или теплообменника 3 кожухотрубчатый теплообменник 3 выполнен с центральной трубой 4, внутренний диаметр которой больше диаметра мешалки 6. Это обеспечивает условие демонтажа перемешивающего устройства 5 при снятии крышки 10 беэ полной разборки всего аппарата, Однако, так как центральная труба 4 теплообменника 3 по площади своего живого сечения и по диаметру значительно превосходит трубы кожухотрубчатого теплообменника, то скорость прохождения в них среды различная, а значит, интенсивность изменения температуры прореагировавшего продукта может быть различной и даже может возникнуть обратная циркуляция целевого продукта через циркуляционную трубу за счет разности плотностей продукта в теплообменных трубках и циркуляционной трубе. Также будет различным распределение температуры в продукте по сечению теплообменника. Для теплочувствительных веществ lloKBRbKblA период температур отрицательно сказывается на качестве целевого продукта, Для усреднения реакционной массы в циркуляционной трубе 4 и обеспечения необходимой скорости движения среды по трубе на валу 8 перемешивающего устройства 5 установлена дополнительная мешалка 7 с наклонными лопастями, которая работает как насос, прокачивая продукт из корпуса 1 реактора через центральную трубу 4 кожухотрубчатого теплообменника 3, Однако для обеспечения "идеальности смешения" в корпусе 1 аппарата применяются быстроходные мешалки 6. Поэтому может

50 ционный расход, Для исключения проскока. реакционной массы из корпуса 1 реактора через центральную трубу 4 на валу 8 перемешивающего устройства 5 смонтирован элемент 9 в виде полого усеченного конуса, Элемент 9 выполнен с минимально возможным конструктивным зазором в основании большего диаметра по отношению к внутреннему диаметру циркуляционной трубы..

Таким образом, элемент 9 является местным гидравлическим сопротивлением в месте входа продукта в циркуляционную трубу 4. Для исключения образования застойных эон в самом элементе 9 и вокруг него элемент выполнен вращающимся и смонтирован на валу 8, Основание элемента

9 меньшего диаметра обращено к мешалке

6 для того, чтобы при опорожнении аппарата продукт не оставался внутри полого конуса, а стекал вниз, Кроме того, учитывая, что любая мешалка, помешенная в реактор, создает в нем замкнутый циркуляционный контур, замыкающийся на мешалку вдоль вала, такая установка элемента 9 снижает гидравлические потери на трение жидкости в аппарате.

Таким образом, предлагаемый аппарат имеет две ярко выраженные зоны: зону

"идеального смешения" и зону "идеального вытеснения", что обеспечивает получение качественного продукта при ведении обратимых химических реакций и при обработке теплочувствительных веществ.

Формула изобретения

Химический реактор, содержащий корпус с рубашкой, кожухотрубчатый теплообменник с центральной трубой, сквозь которую проходит вал с мешалкой, расположенной в нижней части корпуса, и технологические штуцеры, отличающийся тем, что. с целью повышения производительности реактора, снижения удельных энергозатрат на единицу продукции и упрощения обслуживания за счет создания в реакторе эон "идеального смешения" и "идеального вытеснения", он снабжен установленной на валу в центральнй трубе дополнительной мешалкой с наклонными лопастями и полым усеченным конусом, обращенным меньшим основанием к мешалке, расположенной в нижней части, при этом внутренний диаметр центральной трубы выполнен большим диаметра расположенной в нижней части корпуса мешалки.

1632493

Составитель А.Телесницкий

Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор С.Шекмар

Редактор С.Пекарь

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. ужгород, ул.Гагарина, 101

3 572 аказ Тираж 327 Подписное

ытиям п и ГКНТ СССР

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при

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