Аппарат для проведения физико-химических процессов

 

Использование: для проведения процессов диспергирования, смешивания или проведения реакций в системе жидкость твердое тело, твердое тело твердое тело. Сущность изобретения:аппарат содержит корпус с теплообменной рубашкой, вал по оси корпуса с закрепленными на нем горизонтальными дисками. Корпус аппарата выполнен в виде колонны с расширенной верхней частью и суженной нижней частью, в которых на валу закреплены рамные мешалки. Диски состоят из лопастей в форме треугольника с отбортовками, которые закреплены попарно со смещением относительно друг друга в каждой паре с перекрытием межлопастных зазоров. Отбортовки выполнены на задних боковых торцах лопастей по отношению к вращению вала. Лопасти повернуты вокруг своей оси на угол 10 40°. По всей длине рабочей зоны на валу закреплены перфорированные пластины. При необходимости перфорированные пластины могут быть закреплены на валу и по винтовой линии. Лопасти дисков и отбортовки могут быть перфорированы. Форма перфораций может быть различной. 3 з. п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к химическому машиностроению, в частности к конструкциям аппаратов, предназначенных для проведения процессов диспергирования, смешивания и проведения реакций в системе жидкость твердое тело, твердое тело твердое тело.

Известен аппарат колонного типа с теплообменной рубашкой, по центру которого проходит вал, на котором укреплены горизонтальные диски. Нижняя часть аппарата заполнена мелющими телами, которые приводятся в движение дисками. В верхней части аппарата установлено фильтрующее устройство, не позволяющее мелющим телам покинуть зону реакции. Исходные реагенты подаются в нижнюю часть аппарата, попадая в зону интенсивного перемешивания, а продукты реакции отбираются через фильтрующее устройство [1] Недостаток известного аппарата неэффективное измельчение тонкодисперсных суспензий. Например, для достижения заметного эффекта измельчения суспензий аминов требуется длительное время, которое превышает время химической реакции. Поэтому аппарат не может быть использован для проведения быстро текущих реакций в твердой фазе. Аппарат не пригоден для получения пастообразных суспензий. Кроме того, наличие мелющих тел обусловливает присутствие примесей материала мелющих тел в продуктах реакции.

Известен также аппарат, содержащий корпус, вал, размещенный по оси корпуса, перфорированные перемешивающие элементы, расположенные на валу по высоте корпуса между горизонтальными дисками [2] Однако физико-химические процессы протекают в данном аппарате недостаточно интенсивно.

Предлагаемая конструкция аппарата, позволит значительно ускорить проведение процессов диспеpгирования, смешивания, а также увеличить скорость проведения реакций в системе жидкость твердое тело и твердое тело твердое тело.

Предлагаемый аппарат содержит корпус с теплообменной рубашкой, вал по оси корпуса с закрепленными на нем горизонтальными дисками. Корпус выполнен в виде колонны с расширенной верхней частью и сужающейся нижней частью, в которых на валу закреплены рамные мешалки. Диски состоят из лопастей в форме треугольника с отбортовками, которые закреплены попарно со смещением относительно друг друга в каждой паре с перекрытием межлопастных зазоров. Отбортовки выполнены на задних боковых торцах лопастей по отношению к вращению вала. Лопасти повернуты вокруг своей оси на угол 10-40^о. По всей длине рабочей зоны на валу закреплены перфорированные пластины. При необходимости перфорированные пластины могут быть закреплены на валу по винтовой линии. Лопасти дисков и отбортовки могут быть перфорированы. Форма перфораций пластин может быть различной.

Благодаря тому, что диски закреплены попарно со смещением относительно друг друга, перекрывая межлопастные зазоры, а отбортовки выполнены на задних боковых торцах лопастей по отношению к вращению вала, создается направленное мигрирующее, упорядоченное движение взаимодействующих веществ между дисками. При этом происходит интенсивное обновление реакционной поверхности. Так как лопасти дисков повернуты на угол, заключенный в пределах 10-40^о, вокруг своей оси, то при ведении процесса под давлением взаимодействующие вещества будут двигаться вверх (при соответствующем направлении вращения вала), т.е. будет происходить своеобразное рыхление реакционной массы, что очень важно при ведении процессов в системе твердое тело твердое тело.

Размещение перфорированных пластин на валу в рабочей зоне аппарата позволит оказывать интенсивное перемешивающее и истирающее воздействие на взаимодействующие вещества. Продавливание веществ через перфорацию пластин способствует обновлению реакционной поверхности, а попадание в зазор между пластиной и корпусом ведет к измельчению взаимодействующих веществ.

Закрепление пластин на валу по винтовой линии выполняет ту же роль, что и лопасти дисков, повернутые на угол 10-40^о, только воздействие на взаимодействующие вещества оказывается по всей высоте рабочей зоны аппарата. Расположение мешалок в верхней и нижней частях аппарата обеспечивает непрерывное поступление и выгрузку взаимодействующих веществ в аппарат и из него. Выполнение перфорации в лопастях дисков и в отбортовках на задних боковых торцах лопастей дает возможность еще более интенсифицировать обновление реакционной поверхности.

На фиг.1 представлен аппарат, общий вид; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1.

Аппарат состоит из корпуса 1, вала 2, верхней 3 и нижней 4 рамных мешалок. На валу 2 закреплены диски 5 с треугольными лопастями 6 и пластины 7 с перфорацией 8. Аппарат снабжен рубашкой 9 и имеет штуцеры 10 и 11 для подачи исходных компонентов, штуцер 12 для подачи давления, штуцер 13 для разгрузки аппарата.

Аппарат работает следующим образом. Исходные компоненты через штуцеры 10 и 11 подаются в верхнюю часть аппарата, где с помощью мешалки 3 происходит первичное смешение веществ и обеспечивается их поступление в рабочую часть аппарата. Через штуцер 12 в аппарат подводится необходимое давление. Полученная смесь веществ интенсивно диспеpгируется дисками 5. Поворот лопастей 6 дисков 5 на угол 10-40^о вокруг своей оси обеспечивает движение взаимодействующих веществ вверх в зоне дисков 5, т.е. происходит рыхление реакционной массы. Вещества, попадая в зазор между пластинами 7 и корпусом аппарата подвергаются истирающему воздействию. Кроме того, взаимодействующие вещества между парами дисков 5 продавливаются через перфорацию 8 пластин 7, тем самым постоянно обновляя поверхность контакта. Продвигаясь сверху вниз, от ступени к ступени, процесс диспеpгирования, смешивания или реагирования проходит до конца и внизу колонны готовый продукт мешалкой 4 выгружается через штуцер 13.

Формула изобретения

1. АППАРАТ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ, содержащий корпус, вал, размещенный по оси корпуса, перфорированные перемешивающие элементы, расположенные на валу по высоте корпуса между горизонтальными дисками, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде колонны с расширенной верхней частью и сужающейся нижней частью, в которых на валу закреплены рамные мешалки, а диски выполнены из лопастей в форме секторов с отбортовками, которые закреплены на валу попарно со смещением относительно друг друга в каждой паре с перекрытием межлопастных зазоров, отбортовки выполнены на задних боковых торцах лопастей по отношению к вращению вала, при этом лопасти повернуты вокруг своей оси на угол 10 40^o, а перфорированные элементы выполнены в виде пластин.

2. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что перфорированные пластины закреплены на валу по винтовой линии.

3. Аппарат по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что отбортовки на дисках выполнены перфорированными.

4. Аппарат по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что корпус снабжен теплообменной рубашкой.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2