Реактор-смеситель для проведения процессов в гетерогенных средах

Изобретение относится к оборудованию для крахмалопаточной промышленности, а именно к конструкциям реакционных аппаратов периодического действия, и может быть использовано для интенсификации технологических процессов, в том числе с выделением или поглощением тепла, в частности к устройствам для модификации (в т.ч. для катионизации, фосфорилирования, окисления, декстринизации и т.п.) крахмала и крахмалосодержащего сырья, и может найти применение в различных отраслях промышленности, например в пищевой, химической, фармацевтической, нефтехимической и других, для получения однородных смесей. Реактор-смеситель для проведения процессов в гетерогенных средах включает цилиндрический корпус с теплообменной рубашкой, крышку, перемешивающее устройство, загрузочные патрубки и разгрузочный парубок, измельчители, выполненные в виде ротора с насаженными крест-накрест ножами, установленные в объеме реактора датчики температуры и рН-среды, а также наружный слой теплоизоляции и предохранительный клапан. Техническим результатом изобретения является высокая скорость проведения физико-химических процессов в гетерогенных средах в объеме реактора-смесителя. 10 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к оборудованию для крахмалопаточной промышленности, а именно к конструкциям реакционных аппаратов периодического действия, и может быть использовано для интенсификации технологических процессов, в том числе с выделением или поглощением тепла, в частности к устройствам для модификации (в т.ч. для катионизации, фосфорилирования, окисления, декстринизации и т.д.) крахмала и крахмалосодержащего сырья, и может найти применение в различных отраслях промышленности, например в пищевой, химической, фармацевтической, нефтехимической и др. для получения однородных смесей.

Известны реакторы для проведения физико-химических процессов в гетерогенных средах, содержащих жидкую и твердую фазы. Общие недостатки известных реакторов: невозможность проведения процессов для пастообразных сред, сложность конструкции, в некоторых случаях существуют трудности получения продукта высокой чистоты, недостаточная скорость образования конечного продукта из-за недостаточной интенсивности перемешивания реагентов, налипание продукта на рабочий орган, образование застойных зон, в которых накапливаются непрореагировавшие вещества, недостаточный отвод тепла при экзотермической и подвод тепла при эндотермической реакциях, сложности или невозможность создания реакторов большой единичной мощности.

Известен аппарат для перемешивания маловязких жидкостей [1], состоящий из корпуса, крышки, многоярусной мешалки и привода, расположенного на крышке, патрубков для ввода и вывода реагентов, в котором мешалки закреплены на отдельных валах, установленных концентрично друг другу в виде телескопической конструкции и расположенных по оси осесимметрично корпусу аппарата.

Недостатками этого аппарата являются: невозможность отбора проб реакционной смеси во время работы и невозможность проведения процессов при высокой концентрации суспензии, невозможность создания равномерного интенсивного гидродинамического режима при совместной реализации процесса перемешивания и химической реакции, невозможность контролировать и регулировать температуру и рН реакционной смеси, сложность конструкции привода валов мешалок.

Известен смеситель вязких материалов [2], состоящий из корпуса с паровой рубашкой, внутри которого расположен вал с наклонными лопастями, соединенными с помощью ступиц в крыльчатки. Лопатки имеют противоположные углы наклона в соседних крыльчатках. Между соседними рядами лопастей размещены ножи-очистители. Смеситель имеет выпускной лоток, форсунку в выпускной лоток.

Недостатками этого смесителя являются: низкая производительность, неравномерное распределение жидкого компонента, невозможность контролировать и регулировать температуру процесса.

Известен реактор-смеситель для проведения каталитических процессов в системе жидкость - твердое вещество, содержащий привод и корпус, внутри которого размещен горизонтальный вал с криволинейными лопастями, при этом лопасти крепятся к валу посредством радиальных стержней [3].

Недостатками этого реактора являются: конструктивная сложность и большая металлоемкость перемешивающего вала, невозможность проведения процессов при высокой концентрации суспензии.

Наиболее близким по технической сути и достигаемому результату является реактор для проведения гетерогенных каталитических процессов, идущих с выделением реакционно-способных газов, содержащий корпус с теплообменной рубашкой и расположенный в нем горизонтально вращающийся вал с радиальными лопастями, сечение которых имеет форму треугольника с криволинейными сторонами [4] - прототип.

К недостаткам реактора по прототипу относятся: низкая эффективность перемешивания системы жидкость - твердое и низкая дегазация реагентов, образование комков и налипание реакционной массы на рабочие органы, невозможность контролировать и регулировать температуру, рН-среды, отсутствие теплоизоляции теплообменной рубашки.

Таким образом, задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является усовершенствование конструкции ректора-смесителя для проведения процессов в гетерогенных средах, предназначенного для смешивания и обработки текучих высоковязких и пастообразных сред.

Техническим результатом изобретения является высокая скорость проведения физико-химических процессов в гетерогенных средах в объеме реактора-смесителя за счет высокой интенсивности смешивания продукта, отсутствия образования комков и застойных зон, налипания реакционной смеси на рабочие органы, снижения потерь тепла в окружающую среду, возможности контролировать и регулировать температуру в рабочей зоне и поддержание заданного показателя рН-среды при обеспечении безопасности работы.

Технический результат достигается тем, что реактор-смеситель для проведения процессов в гетерогенных средах, характеризующийся тем, что включает цилиндрический корпус с теплообменной рубашкой, крышку, перемешивающее устройство, загрузочные патрубки и разгрузочный парубок, дополнительно содержит измельчители, выполненные в виде ротора, с насаженными крест-накрест ножами, установленные в объеме реактора датчики температуры и рН-среды, а также наружный слой теплоизоляции и предохранительный клапан.

На фиг. 1 представлен реактор-смеситель для проведения процессов в гетерогенных средах, на фиг. 2 - возможные варианты перемешивающих устройств, на фиг. 3 - возможные варианты исполнения цилиндрического корпуса реактора-смесителя.

Реактор для проведения процессов в гетерогенных средах содержит корпус (1), выполненный из коррозионно-стойкого материала (например, нержавеющей стали) или имеющего антикоррозионную футеровку внутри и заключенный в теплообменную рубашку (2) с внутренней полостью (3) и со слоем теплоизоляции (4), который обшит тонкой стенкой (5) для защиты и придания эстетического вида. Теплообменная рубашка (2) снабжена патрубками (6), (7), (8) и (9), (10), (11) для подвода и отвода теплоносителя; патрубками (12), (13), (14) для подвода реакционной среды и патрубком (15) для отвода конденсата. Корпус (1) снабжен патрубками (16) и (17) для подачи сырья и патрубком (18), к которому крепится колпак (19).

К корпусу (1) с одной стороны крепится крышка (20) при помощи фланцевого соединения. Между фланцем корпуса (1) и крышкой (20) имеется герметизирующая прокладка (21).

Внутри корпуса (1) размещен полый горизонтально вращающийся вал (22), который опирается на подшипниковые узлы (23) и (24). На валу (22) закреплены перемешивающие элементы: плуги (25), или скребки (44), или радиальные мешалки, сечение которой имеет форму треугольника с отверстиями на боковых сторонах (45), или лопатки под углом (46) и установлены форсунки (26).

Реактор также снабжен приводом, состоящим из электродвигателя (27), редуктора (28), муфт соединительных (29) и (30). Электродвигатель (27) с редуктором (28) закреплены на сварной раме (31).

Реактор-смеситель содержит ряд измельчителей (32), установленных сбоку корпуса (1). Измельчитель (32) состоит из независимого электродвигателя (33), вала (34), на котором насажены ножи (35). Для соединения электродвигателя (33) с валом (34) используется специальный фланец (36).

Для выхода готового продукта предусмотрен патрубок (37), в котором смонтирован люк (38). Открытие и закрытие люка (38) осуществляется гидроцилиндром (39), который крепится к уху (40) корпуса (1) и рычагу (41).

Аппарат крепится к опорам (42) и (43), благодаря которым аппарат можно будет установить на фундаментной плите или перекрытии.

В объеме реактора-смесителя для проведения процессов в гетерогенных средах, установлены датчик температуры (47) и датчик рН среды (48). На патрубке (49) купола (19) установлен предохранительный клапан (50).

Возможные варианты перемешивающих устройств приведены на чертеже (фиг. 2): а) плугообразная мешалка; б) мешалка в виде скребков под углом с хвостом; в) мешалка с радиальными мешалками, сечение которых имеет форму треугольника с отверстиями на боковых сторонах; г) лопастная мешалка под углом; д) плугообразная мешалка с установкой скребков под углом с хвостом; е) мешалка в виде скребков под углом с хвостом с установкой мешалок, сечение которых имеет форму треугольника с отверстиями на боковых сторонах; ж) лопастная мешалка с установкой мешалок, сечение которых имеет форму треугольника с отверстиями на боковых сторонах; д) комбинированная мешалка (содержит в себе все перечисленные виды).

Возможные варианты исполнения корпуса реактора-смесителя приведены на чертеже (фиг. 3): а) корпус реактора-смесителя, содержащий измельчители, патрубки подачи раствора щелочи на ножи измельчителей и в зону смешивания, наличие тепловой рубашки; б) корпус реактора-смесителя, содержащий измельчители, патрубки подачи раствора щелочи в зону смешивания и тепловую рубашку; в) корпус реактора-смесителя, содержащий тепловую рубашку; г) корпус реактора-смесителя, содержащий измельчители, патрубки подачи раствора щелочи на ножи измельчителей и в зону смешивания.

Реактор-смеситель для проведения процессов в гетерогенных средах работает следующим образом. Рассмотрим работу реактора-смесителя, у которого установлена плугообразная мешалка. Перед началом процесса аппарат прогревают путем подачи пара через патрубки (6), (7), (8) в теплообменную рубашку (2). После достижения нужной температуры внутри аппарата (50-100°С), по одному из патрубков (16), (17) заполняют реактор на 30…40% (от общего объема), включают в работу полый горизонтально вращающийся вал (22) со скоростью вращения 20±5 мин-1 и подается оставшаяся часть сырья. После полного заполнения реактора-смесителя внутри его объема создается давление при помощи насосной станции (условно не показана), увеличивается скорость вращения плугообразного вала (22) постепенно до максимума (200±100 мин-1). В процессе интенсивного перемешивания по патрубкам (12), (13), (14) производится подача и распыление через форсунки (не обозначены) реакционной смеси. Все это перемешивают при необходимой температуре в течение заданного времени. Температуру в реакторе устанавливают и регулируют с помощью датчика температуры (47), соединенного электрически с блоком управления (условно не показан). Требуемую величину рН реакционной смеси устанавливают и регулируют с помощью датчика рН (48), соединенного электрически с блоком управления.

Чтобы предотвратить большие комки кристаллов, периодически включаются измельчители (32), на валах (34) которых установлены ножи (35). Ножи (35) при соударении с комками дробят кристаллы сырья на мелкие комочки, перемещают их в продольном направлении.

После того как пройдет реакция модификации сырья реакционной смесью, производится сушка модифицированного сырья, которая осуществляется за счет контакта модифицированного сырья с нагретой стенкой корпуса (1) реактора. В период сушки производится перемешивание модифицированного сырья плугообразным валом для повышения эффективности сушки.

Для обеспечения безопасности работы реактора-смесителя он снабжен предохранительным клапаном (50), который стравливает избыточное давление в атмосферу.

Готовый продукт из реактора-смесителя выгружают через разгрузочный патрубок (37) при открытии люка (38).

В данном аппарате производится подача реакционной смеси из трех мест:

- подача реакционной смеси на ножи измельчителей (35);

- подача реакционной смеси от стенки корпуса (1) вовнутрь аппарата;

- подача реакционной смеси от центра к периферии аппарата благодаря конструкции вала (22), который выполнен полым и на нем с определенным шагом установлены форсунки (26).

Таким образом, заявляемый реактор-смеситель является простым, эффективным и надежным в эксплуатации, обеспечивающим обработку текучих высоковязких и пастообразных сред, позволяющим проводить процессы смешивания порошков и реакции между их компонентами в сухом виде.

Источники информации

1. Патент на полезную модель RU №25285. Реактор. МКИ B01J 19/08. 2002.

2. Патент SU №856516. Смеситель вязких материалов. МКИ B01F 7/04, 1981.

3. Патент SU №1299614. Реактор-смеситель. МКИ B01F 7/10, 1987.

4. Патент SU №1155289. Реактор для проведения гетерогенных каталитических процессов, идущих с выделением реакционно-способных газов. МКИ В01J 9/18, 1985.

1. Реактор-смеситель для проведения процессов в гетерогенных средах, характеризующийся тем, что включает цилиндрический корпус с теплообменной рубашкой, крышку, перемешивающее устройство, загрузочные патрубки и разгрузочный парубок, отличающийся тем, что дополнительно содержит измельчители, выполненные в виде ротора с насаженными крест-накрест ножами, установленные в объеме реактора датчики температуры и рН-среды, а также наружный слой теплоизоляции и предохранительный клапан.

2. Реактор-смеситель для проведения процессов в гетерогенных средах по п. 1, отличающийся тем, что перемешивающее устройство выполнено в виде полого горизонтального вала, на котором установлены плуги с шагом 350-400 мм и расположены друг относительно друга под углом 75-90°.

3. Реактор-смеситель для проведения процессов в гетерогенных средах по п. 1, отличающийся тем, что перемешивающее устройство выполнено в виде полого горизонтального вала, на котором установлены скребки под углом с хвостом, расположенные с шагом 350-400 мм и друг относительно друга под углом 75-90°.

4. Реактор-смеситель для проведения процессов в гетерогенных средах по п. 1, отличающийся тем, что перемешивающее устройство выполнено в виде полого горизонтального вала, на котором установлены радиальные мешалки, сечение которых имеет форму треугольника с отверстиями на боковых сторонах, расположенные с шагом 100-150 мм и друг относительно друга под углом 90°.

5. Реактор-смеситель для проведения процессов в гетерогенных средах по п. 1, отличающийся тем, что перемешивающее устройство выполнено в виде полого горизонтального вала, на котором установлены лопастные мешалки, расположенные с шагом 100-150 мм и друг относительно друга под углом 90°.

6. Реактор-смеситель для проведения процессов в гетерогенных средах по п. 1, отличающийся тем, что перемешивающее устройство выполнено в виде полого горизонтального вала, на котором установлены плуги с шагом 350-400 мм и расположены друг относительно друга под углом 75-90° и скребки под углом с хвостом, расположенные с шагом 350-400 мм и друг относительно друга под углом 75-90°.

7. Реактор-смеситель для проведения процессов в гетерогенных средах по п. 1, отличающийся тем, что перемешивающее устройство выполнено в виде полого горизонтального вала, на котором установлены скребки под углом с хвостом, расположенные с шагом 350-400 мм и друг относительно друга под углом 75-90°, и радиальные мешалки, сечение которых имеет форму треугольника с отверстиями на боковых сторонах, расположенные с шагом 100-150 мм и друг относительно друга под углом 90°.

8. Реактор-смеситель для проведения процессов в гетерогенных средах по п. 1, отличающийся тем, что перемешивающее устройство выполнено в виде полого горизонтального вала, на котором установлены лопастные мешалки, расположенные с шагом 100-150 мм и друг относительно друга под углом 90° и радиальные мешалки, сечение которых имеет форму треугольника с отверстиями на боковых сторонах, расположенные с шагом 100-150 мм и друг относительно друга под углом 90°.

9. Реактор-смеситель для проведения процессов в гетерогенных средах по п. 1, отличающийся тем, что перемешивающее устройство выполнено в виде полого горизонтального вала, на котором установлены плуги с шагом 350-400 мм и расположены друг относительно друга под углом 75-90°, скребки под углом с хвостом, расположенные с шагом 350-400 мм и друг относительно друга под углом 75-90°, радиальные мешалки, сечение которых имеет форму треугольника с отверстиями на боковых сторонах, расположенные с шагом 100-150 мм и друг относительно друга под углом 90°, и лопастные мешалки, расположенные с шагом 100-150 мм и друг относительно друга под углом 90°.

10. Реактор-смеситель для проведения процессов в гетерогенных средах по п. 1, отличающийся тем, что цилиндрический корпус включает в себя патрубки подачи раствора щелочи на ножи измельчителей и в зону смешивания.

11. Реактор-смеситель для проведения процессов в гетерогенных средах по п. 1, отличающийся тем, что цилиндрический корпус выполнен без теплообменной рубашки.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу и устройству для добавления измельченного твердого материала к жидкости и, в частности, может применяться в способе и устройстве для добавления измельченного флюса в алюминий в плавильно-раздаточных печах.

Описан способ непрерывного смешения волокон со связующим при изготовлении волокнистых плит с применением непрерывно работающего смесительного устройства, содержащего, по меньшей мере, одну смесительную камеру и один или несколько закрепленных на вращающемся смесительном вале смесительных инструментов, при этом смесительные инструменты смешивают волокна со связующим и перемещают их через смеситель в направлении подачи.

Роторно-пульсационный аппарат относится к устройствам для диспергирования, гомогенизации и перемещения гомогенных смесей и содержит ротор (1) и статор (2), расположенные в корпусе (3).

Изобретение относится к области смешения взрывчатых составов, а также может найти применение в качестве предварительного смесителя в других отраслях химической промышленности.

Изобретение относится к динамическому смесителю для вязких компонентов и может использоваться, в частности, для смешивания стоматологических масс. .

Изобретение относится к устройствам для смешивания кормов и может быть использовано в кормоприготовительной промышленности. .

Изобретение относится к удерживаемой в руке электрической мешалке или миксеру, например мутовке, с электромотором, расположенным в корпусе и служащим для выборочного приведения в действие различных рабочих инструментов, таких как размешивающий или месильный крюк или стержень для приготовления пюре, с элементом управления для выключения или включения переключателя, для включения или выключения электромотора, причем переключатель выполнен с возможностью работы в кратковременном режиме или в продолжительном - в зависимости от типа присоединенных рабочих инструментов.

Изобретение относится к строительной технике, а именно к устройствам для механической активации суспензий с волокнистыми материалами. .

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к получению экструдированных гранул из многокомпонентных смесей, и может быть использовано в отраслях промышленности, применяющих смешивание сыпучих компонентов с добавлением жидких ингредиентов.

Изобретение относится к смесительной технике, обеспечивающей получение многокомпонентных смесей, и может быть использовано в различных отраслях промышленности для смешивания сыпучих компонентов.

Эмульсер // 2621998
Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к оборудованию для получения эмульсий. Эмульсер содержит вертикальный корпус, подающий лоток для исходных компонентов, корытообразный смеситель с двумя коаксиально установленными валами. Корпус состоит из трех камер: верхней греющей, нижней смесительной и цилиндроконической камеры кристаллизации. В греющей конусообразной камере установлен по винтовой линии полый лоток, выполненный в виде спирали, в полую часть которой подается горячий теплоноситель. Верхняя лента лотка по краям имеет выступы. Нижняя смесительная корытообразная камера находится под верхней греющей камерой и соединяется с цилиндроконической камерой кристаллизации. Внутри нижней смесительной и цилиндроконической камер кристаллизации коаксиально расположены быстроходный и тихоходный валы. Тихоходный вал расположен внутри быстроходного. На быстроходном валу закреплены скребки, ленточная спираль и вертикальные венчиковые смесители. К к внутренней стенке цилиндроконической камеры кристаллизации с равным шагом прикреплены полые теплообменные пластины, последовательно соединенные между собой патрубками для холодного теплоносителя. В каждой пластине кроме центрального отверстия имеются четыре секторных отверстия для прохода продукта. Внутри полых теплообменных пластин установлены секторные перемычки для зигзагообразного движения холодного теплоносителя внутри них. Секторные отверстия соседних пластин смещены относительно друг друга на 30°. Использование изобретения позволит повысить качество получаемого продукта. 6 ил.

Изобретение относится к кормопроизводству, а именно экструдированию смеси кормовых продуктов. Смеситель-дозатор пресс-экструдера содержит бункер (смесительную емкость), в нижней части которого крепится подающий шнек. Корпус подающего шнека свободным концом крепится к камере пресс-экструдера. В бункере (смесительной емкости) на приводном валу крепятся криволинейные лопасти трапециевидной формы, обращенные вогнутостью в сторону вращения. На подающем шнеке установлены поперечные планки, а в витке шнека выполнены прорези, обеспечивающие многократное изменение направления транспортирующего материала, что улучшает его смешивание. Использование изобретения позволит повысить качество смешивания компонентов смеси и стабилизировать процесс экструдирования за счет подачи материала в цилиндр пресс-экструдера под давлением. 3 ил.

Изобретение относится к устройствам для смешивания и дозированной выдачи кормов и может быть использовано для подачи кормов на ленточные, скребковые и винтовые кормораздатчики. Сущность: устройство состоит из закрепленного шарнирно с возможностью регулирования угла наклона загрузочного бункера (1) с секциями (2-4) для компонентов кормовой смеси. В загрузочном бункере (1) размещен смесительный шнек (6), на полом валу (7) которого закреплены витки (8) и лопатки (9). Внутри полого вала (7) установлен неподвижный шнек (10). Витки (8) выполнены ленточными и состоят из наложенных друг на друга неподвижной и подвижной лент. Подвижная лента закреплена на неподвижной ленте с возможностью смещения по ней. При этом неподвижная лента жестко связана с полым валом (7) с возможностью изменения зазора между внутренней кромкой витка (8) и наружной поверхностью полого вала (7). Лопатки (9) смесительного шнека (6) выполнены составными из двух частей, одна из которых закреплена на другой. Причем неподвижная часть жестко соединена с полым валом (7) с возможностью смещения по ней подвижной части и регулировки площади лопатки (9). Технический результат: повышение равномерности смешивания кормовой смеси. 3 ил.

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и может быть использовано при монтаже буксовых узлов колесных пар подвижного состава. Предложен гомогенизатор, в котором поставляемая в депо бочка со смазкой целиком вовлечена в технологический процесс в качестве основного функционального элемента оснастки. При этом механизм перемешивания в автоматическом режиме взаимодействует с ней в гарантированно закрытом ее положении с помощью введенной лопастью путем циклически возобновляемых вращательно-поступательных ее движений. В результате обеспечиваются технологичность гомогенизатора, достаточная однородность структуры смазки, повышенные производительность гомогенизации и комфортные условия труда рабочего персонала. 8 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к оборудованию для крахмалопаточной промышленности, а именно к конструкциям реакционных аппаратов периодического действия, и может быть использовано для интенсификации технологических процессов, в том числе с выделением или поглощением тепла, в частности к устройствам для модификации крахмала и крахмалосодержащего сырья, и может найти применение в различных отраслях промышленности, например в пищевой, химической, фармацевтической, нефтехимической и других, для получения однородных смесей. Реактор-смеситель для проведения процессов в гетерогенных средах включает цилиндрический корпус с теплообменной рубашкой, крышку, перемешивающее устройство, загрузочные патрубки и разгрузочный парубок, измельчители, выполненные в виде ротора с насаженными крест-накрест ножами, установленные в объеме реактора датчики температуры и рН-среды, а также наружный слой теплоизоляции и предохранительный клапан. Техническим результатом изобретения является высокая скорость проведения физико-химических процессов в гетерогенных средах в объеме реактора-смесителя. 10 з.п. ф-лы, 3 ил.

Наверх