Газожидкостный реактор

 

Изобретение относится к химическому и нефтяному машиностроению и представляет собой роторный газожидкостный реактор , предназначенный для насыщения газов жидкостями и тепломассообмена между ними . Изобретение может применяться в пищевой , биологической, лакокрасочной и других отраслях промышленности. Целью изобретения является интенсификация тепломассообмена за счет тонкого гомогенного диспергирования небольших объемов жидИзобретение относится к химическому и нефтяному машиностроению и представляет собой роторный газожидкостный реактор , предназначенный для насыщения газов жидкостями и тепломассообмена между ними . Цель изобретения - интенсификация тепломассообмена за счет тонкого гомогенного диспергирования небольших объемов жидкости в больших объемах газа и последующего их четкого разделения. кости в больших объемах газа и последую щего их четкого разделения. Газожидкостный реактор содерх ит корпус, расположенные в нем кольцевую камеру, соединенную с патрубком ввода газа, кольцевые перфорированные по концентрическим окружностям перегородки, соединенные с валом, и стационарную перфорированную перегородку, смонтированную между роторным перемеривающим устройством и кольцевой камерой Перфорированная перегородка имеет кольцевую проточку с радиальными отверстиями в пазах . Роторное перемешивающее устройство снабжено с торца, контактирующего с кольцевой камерой, циркуляционными, нагнетательными и переточными каналами, а с другого торца - сепарационными камерами и в центре газовсасывающей камерой, соединенной с газоподводящим патрубком и сепарационными камерами. Соединенные с валом кольцевые перфорированные по концентрическим окружностям перегородки имеют перфорацию в виде расположенных под углом каналов, направленных выходами в сторону вращения роторного перемешивающего устройства. 1 з.п. ф-лы, 6 ил. На фиг.1 схематически изображен роторный газожидкостный реактор и схема его обвязки; на фиг.2 - то же, продольный разрез; на фиг.З - разрез А-А на фиг.2; на фиг.4 - разрез Б-Б на фиг 2; на фиг.5 - разрез В-В на фиг.2; на фиг.6 - роторное перемешивающее устройство с несколькими перфорированными по концентрическим окружностям перегородками и сепарационными камерами. (Л 00 со оо О

союз советских социАлистических

РЕСПУБЛИК (5пs В 01 В 3/30

ГОС УДАР СТ В Е ННЫ Й КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTKPblTVIRM

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

С (> (21) 4773502/26 (22) 25,12.89 (46) 07.10.91. Бюл. N 37 (71) Всесоюзный научно-исследовательский технологический институт гербицидов и регуляторов роста растений (72) P.Á.Âàëèòîâ, А.П.Щебланов, А.Н.Докучаев, Г.А.Коврижников и Г.А.Сергеев (53) 66.015.23 (088.8) (56) Соколов В.Н. и др. Газожидкостные реакторы. — Л,: Машиностроение, 1976, с. 185.

Патент СССР

¹ 1190973, кл. В 01 F 5/12, 1980.

Авторское свидетельство СССР

¹528110,,кл. В 01 F 7/10, 1973. (54) ГАЗОЖИДКОСТНЫЙ РЕАКТОР (57) Изобретение относится к химическому и нефтяному машиностроению и представляет собой роторный газожидкостный реактор, предназначенный для насыщения газов жидкостями и тепломассообмена между ними, Изобретение может применяться в пищевой, биологической, лакокрасочной и других отраслях промышленности. Целью изобретения является интенсификация тепломассообмена за счет тонкого гомогенного диспергирования небольших обьемов >кидИзобретение относится к химическому и нефтяному машиностроению и представляет собой роторный газожидкостный реактор, предназначенный для насыщения газов жидкостями и тепломассообмена между ними, Цель изобретения — интенсификация тепломассообмена за счет тонкого гомогенного диспергирования небольших объемов жидкости в больших объемах газа и последующего их четкого разделения.

„„5U 1681880 Al кости в больших обьемах газа и последую щего их четкого разделения. Газожидкостный реактор содер>, ит корпус. расположенные в нем кольцевуо камеру, соединенную с патрубком ввода газа, кольцевые перфорированные по концентрическим окружностям перегородки. соединенные с валом, и стационарную flepфорированную перегородку, смонтированную между роторным перемешивающим устройством и кольцевой камерой. Перфорированная перегородка имеет кольцевую проточку с радиальными OTBppcòèÿìè в пазах. Роторное перемешивающее устройство снабжено с торца, контактирук щего с кольцевой камерой, циркуляционными, нагнетательными и переточными каналами, а с другого торца — сепарационными камерами и в центре газовсасываюгцей камерой, соединенной с газаподводяшим патрубком и сепарационными камерами, Соединенные с валом кольцевые перфорированные по концентрическим окружностям перегородки имеют перфорацию в виде расположенных под углом каналов, направленных выходами в сторону вращения роторного перемешивающего устройства, 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

На фиг.1 схематически изображен роторный газожидкостный реактор и схема его обвязки; на фиг.2 — то же, продольный разрез; на фиг,З вЂ” разрез А-А на фиг.2; на фиг.4 — разрез Б-Б на фиг,2; на фиг.5 — разрез В-В на фиг.2; на фиг.6 — роторное перемешивающее устройство с несколькими перфорированными по концентрическим окружностям перегородками и сепарационными камерами.

1681880

15

25

40

55

Аппарат состоит из разьемного корпуса

1, снабженного патрубками для подвода газа 2, для отвода прореагировавшего газа 3 и жидкого продукта 4 и кольцевой камерой

5, например, полуторообразной формы. Во внутренней полости разъемного корпуса 1 на приводном валу 6 смонтировано роторное перемешивающее устройство 7, снабженное кольцевыми перфорированными по концентрическим окружностям перегородками 8, роль которых частично выполняют и перемычки 9 роторного перемешивающего устройства 7.

В разьеме корпуса 1, между роторным перемешивающим устройством 7 и кольцевой камерой 5 смонтирована стационарная перфорированная перегородка 10, имеющая патрубок 11 для подвода жидкости и кольцевую проточку 12 с радиальными отверстиями 13 в пазах 14. Роторное перемешивающее устройство 7 снабжено с торца, контактирующего с кольцевой камерой 5, циркуляционными 15, нагнетательными 16 и переточными 17 каналами, а с другого торца — сепарационными камерами 18 и в центре газовсасывающей камерой 19, соединенной с газоподводящим патрубком 2 и сепарационными камерами 18. Кольцевые. перфорированные по концентрическим окружностям перегородки 8 и перемычки 9 роторного перемешивающего устройства 7 имеют перфорацию в виде расположенных под углом каналов 20 и 21, направленных выходами в сторону вращения роторного перемешивающего устройства 7.

Газожидкостной реактор рекомендуется снабдить трубопроводной обвязкой 22, предусматривающей многократную частич- ную или полную циркуляцию газа через аппарат, например, по схеме, приведенной на фиг.1.

Газожидкостной реактор работает следующим образом.

Роторное перемешивающее устройство

7 приводится во вращение от приводного вала 6, При этом в газовсасывающей камере

19 за счет действия центробежных сил в нагнетательных каналах 16 создается разрежение.

Газ, например, хлор, засасывается из трубопроводной обвязки 22 через патрубок

2 в газовсасывающую камеру 19 и поступает в нагнетательные каналы 16. Здесь газ, двигаясь к периферии роторного перемешивающего устройства 7, сжимается и при совпадении пазов 14 перфорированной перегородки 10 с выходом из нагнетательных каналов 16 выбрасывается в кольцевую камеру 5. В пазах14 скорость потока возрастает, давление падает, В результате этрго, в кольцевую камеру 5 эжектируется жидкость, например расплавленный фенол, подаваемый через патрубок 11 и распределяемый кольцевой проточкой 12 по радиальным отверстиям 13.

Полуторообразные стенки кольцевой камеры 5 отбивают поток по направлению к входу в циркуляционные каналы 15 и переточные каналы 17. Циркуляционные каналы

15 роторного перемешивающего устройства 7 нагнетают своими стенками газожидкостную, крупнодисперсную фракцию и при совпадении их каналов с пазами 14 выбрасывают порциями в кольцевую камеру 5 на рециркуляцию. Одновременно в осевом зазоре между роторным перемешивающим устройством и стенками стационарной перфорированной перегородки 10 и в ее пазах

14 создаются гидроакустические колебания и микровихри, которые совместно с механическим воздействием стенок роториого ïåремешивающего устройства 7 осуществляют тонкое гомогенное диспергирование газожидкостного потока (практически до туманообразного состояния). В кольцевой камере 5 возникает кольцевой вихрь, периферийные крупнодисперсные слои которого поступают постоянно на рециркуляцию, а затем (в частично отсепарированном виде) в переточные каналы 17. В них же поступают и центральные тонкодиспергированные частицы закрученного в кольцевой вихрь потока (фиг.2). В переточных каналах 17 происходит сжатие туманообраэной среды и повышение ее концентрации, что ведет к укрупнению жидких, прорЕагировавших с газом, частиц, Далее эта рабочая среда вылетает через каналы 20 и дросселируется в сепарационных камерах 18. Давление и температура потока падают, частицы конденсируются, укрупняются. Тангенциальная скорость потока по мере приближения к оси сепарационных камер 18 возрастает (за счет сохранения момента количества движения).

Следовательно, будет возрастать и центробежная сила, которая будет отбрасывать выносимые потоком частицы жидкости к периферии. т.е, в сепарационных камерах (одной или нескольких) будет осуществляться четкое разделение газожидкостного потока на жидкость и газ. Жидкость, в данном случае расплавленный хлорфенол, будет отводиться через патрубок 4 к потребителям, а пары соляной кислоты и остаточный хлор (абгаз) могут направляться на повторную -еакцию в гаэовсасывающую камеру 19 или на дальнейшую обработку в патрубок 3

Газожидкостный реактор может работать в качестве дегазатора разделителя, на1681880

20

30

40

55 пример„для отделения жидкости от газа или жидкости. В этом случае дегазируемая или сепарируемая жидкость подается через патрубок 2 в газовсасывающую камеру 19, а из нее по нагйетательным каналам 16 в кольцевую камеру 5. При прохождении пазов 14 стационарной перфорированной перегородки 10 она диспергируется и закручивается стенками кольцевой камеры

5 в кольцевой вихрь. Далее продиспергированный и подвергнутый гидроакустическому воздействию в пазах 14 поток поступает в циркуляционные каналы 15 и в переточные каналы 17, Здесь жидкость сжимается и выбрасывается с высокой скоростью за счет избыточного давления и окружной скорости роторного перемешивающего устройства 7 в сепарационные камеры 18. В сепарационных камерах 18 тангенциальная составляющая жидкостного потока по мере приближения его к оси сепарационных камер возрастает, давление падает, жидкость. вскипает и разделяется на легкие и тяжелые фракции и пары жидкости отводятся по патрубку 3, а тяжелые и обезгаженные периферийные слои жидкости — no каналу 21 и патрубку 4 к потребителю.

Газожидкостный реактор может работать в качестве диспергатора-классификатора. В этом случае рабочая среда, например газ — твердое тело или жидкость — твердое тело обрабатывается по схеме работы роторного газожидкостного реактора-тепломассообменного устройства или по схеме дегазатора-разделителя с последующим разделением продукта в сепарационных камерах на твердую фазу, отводимую через патрубок 4, и более легкую фазу, отводимую через патрубок 3, При этом процесс диспергирования происходит в кольцевой камере 5 за счет циркуляции, механического истирэния твердых частиц и их разрушения в осевом зазоре между роторным перемешивающим устройством и стационарной перфорированной перегородкой 10, а также за счет гидродинамического воздействия на частицы с последующим их выбросом в сепэрационные камеры 18. Здесь дисперсия подвергается классификации на более тонкую фракцию, выносимую с потоком через пэтрубок 3, и крупнодисперсную фракцию, удаляемую через патрубок 4. Роторный газожидкостный реактор может работать и по известной схеме, т.е. когда жидкости много, а газа мало, В этом случае жидкость подается через патрубок 2, а газ— в патрубок 11. При этом вытекающая из нагнетательных каналов 16 жидкость эжектирует газ, поступающий из радиальных отверстий 13 в кольцевую камеру 5. Далее смесь закручивается в кольцевой камере 5 в кольцевой вихрь, получает новый импульс давления в циркуляционных каналах 15,Bhl брасывается в виде пульсирующего потока через пазы 14 вновь в кольцевую камеру 5, поступает в переточные каналы 17 и разделяется на жидкость и абгаз в сепарационных камерах 18. При этом кольцевой вихрь в кольцевой камере 5 не будет раскручиваться роторным перемешивающим устройством 7, так как. пазы 14 на входе и выходе гасят стенками стационарной перфорированной перегородки 10 окружную скорость кольцевого вихря, Следовательно, в кольцевой камере 5 не возникает "кольцевого жидкостного затвора", так как отсутствует центробежная сила, его вызывающая. Про-, веденные эксперименты подтверждают сказанное, что позволяет не устанавливать в кольцевой камере 5 полукруглые радиальные перегородки для гашения окружной скорости кольцевого вихря, совпадающей с окружной скоростью роторного перемешивающего устройства 7. Это упрощает конструкцию, расширяет сферу применения роторного газожидкостного реактора и делает его работу надежной, Во всех случаях и схемах работы наличие пазов 14 на входе и выходе кольцевой камеры 5 создает гидроакустическое и кавитационное воздействие на циркулирующий в кольцевой камере 5 и каналах 15-17 роторного перемешивающего устройства 7 поток.

Это обеспечивает равномерное и тонкое диспергирование взаимодействующих (жидких, твердых и газообразных) сред друг в друге, что на два — три порядка увеличивает поверхность контакта взаимодействующих фаз.

Технико-экономическая эффективность изобретения заключается в использовании большого числа физических эффектов и глу-бины их использования, а именно механическое разрушение (истирание, удар), центробежные силы (поле, давление, разряжение); колебания (гидродинамические, гидроакустические); кавитация. Все эти факторы совместно с известными (смешение, турбулизация, пленочный эффект, эффект увеличения поверхности контактирующих фаз и т.д.) позволяют осуществлять тонкое гомогенное диспергирование небольших обьемов жидкости в больших обьемах газа и, следовательно, высокую интенсивность тепломассообмена. а также качественное последующее разделение продуктов реакции.

Годовой экономический эффект от использования изобретения около 15 тыс. руб.

1681880 на один аппара, производительность 5--6 м /ч.

Формула изобретения

1. Газожидкостный реактор, содержащий корпус, расположенные в нем кольцевую камеру, соединенную с патрубком ввода газа, кольцевые перфорированные по концентрическим окружностям перегородки, соединенные с валом, и перфорированную перегородку, смонтированную между роторным перемешивающим устройством и кольцевой камерой, отличающийся тем, что, с целью интенсификации тепломассообмена путем тонкого гомогенного диспергирования небольших объемов жидкости в больших объемах газа и последующего их четкого - разделения, перфорировэнная перегородка снабжена кольцевой проточкой с радиальными отверстиями в пазах, а роторное перемешивающее устройство снабжено с торца, 5 контактирующего с кольцевой камерой, циркуляционными, нагнетательными и переточными каналами, а с другого торца— сепарационными камерами и в центре газовсасывающей камерой, соединенной с пат10 рубком ввода газа и сепарационными камерами.

2. Реактор по п.1, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса сепарации, кольцевые перегородки, соеди15 ненные с валом, имеют перфорацию в виде расположенных под углом каналов, направленных выходами в сторону вращения роторного перемешивающего устройства.

1681880

Фи2.2

О 3Б

Фиг 4

1б81880

21

Составитель С. Баранова

Редактор Н. Лазаренко Техред М.Моргентал Корректор И. Муска

Заказ 3357 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-.издательский комбинат "Патент", r Ужгород, ул.Гагарина, 101