Реактор для проведения экзо- и эндотермических реакций в системах газ — жидкость

 

(и) 420320

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социапистинеских

Республик (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 11.01,72 (21) 1737221 23-26 с присоединением заявки (32) Приоритет

Опубликовано 25.03.74. Бюллетень ¹ 11

Дата опубликования описания 02.09.74 (51) М. Кл. В 011 1/00

Гасударственный канитет

Саввта Мииистрав СССР аа делам изааретеииЯ и аткрытий (53) УДЬ, 66 023(088 8) (72) Авторы изобретения

И. А. Волков, В. Г. Правдин. А. А. Евдокимов и М. Л. Хлуд (71) Заявитель (54) РЕАКТОР ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ЭКЗО- И ЗНДОТЕРМИЧЕСКИХ

РЕАКЦИЙ В СИСТЕМАХ ГАЗ вЂ” ЖИДКОСТЬ

Изобретение относится к реакционным и массообменным аппаратам, предназначенным для осуществления физических сорбционных процессов и химических реакций в системах газ — жидкость. Например, для проведения реакций сульфирования углеводородов газообразным серным ангидридом в смеси с газомносителем, для реакций оксиэтилирования спиртов или окисления парафинов, а также для процессов физической абсорбции или дссорбции, требующих отвода (подвода) значительного количества тепла.

Существует много конструкций аппаратов с вставками, закручивающими поток. Все они обладают как известными преимуществами с точки зрения интенсификации процесса, так и некоторыми недостатками. Так, например, корпус, изготовленный из трубы, ограничивает производительность аппаратов с закрученным потоком по жидкой фазе в тех случаях, когда процесс идет с большим тепловым эффектом.

Известен аппарат, состоящий из последовательно установленных контактных цилиндров, каждый из которых с внешней стороны снабжен сборником жидкости с переточными трубами, а с внутренней — завихрителями и отсекателя м и.

Однако в таком устройстве закрученный газовый поток своей активной частью сосредоточен у стенок реакционной трубы, а внутренняя часть реактора фактически остается «мертвой зоной», хотя для обеспечения необходимых скоростей газа нсльзя не учитывать ее площадь. Таким ооразом, наличие бесполезной площади в трубе вызывает повышенный, ио бесполезный расход газовой фазы. Кроме того, стационарное положение завихрителя препятствует возможности проведения процессов в различных и дродинамических режимах, а

10 цилиндрические сборники жидкой фазы из-за неполной сма гивасмости не в состоянии обеспечить интенсивный теплообмен.

Предложен реак гор. в котором завихрители установлены на центральной трубе в зоне

1S сливных отверстий с возможностью осевого геремещения, а псрсточные трубки расположены в центральной трубе.

Цпркуляц онныс карманы расположены вдоль пазов корпуса и имеют полуцилиндриче20 скую форму.

На чертеже показан общий вид реактора и сечение i:ëoñêîñòüþ, перпендикулярной к вертикальной оси.

Аппарат собран нз секций. Каждая секция

25 снаружи закрыта рубашкой 1. Между собой они крепятся фланцами 2.

В рубашке 1 имеются штуцеры 3 и 4 для подвода и выхода хладагснта (теплоносителя), который омывает снаружи цилиндриче30 скис циркуляционныс карманы 5, закрываю420320 щие тангенциальные пазы а, выполненные в корпусе 6 реактора. Завихрптель 7 закреплен стопорным винтом 8 па центральной трубе 9.

Циркуляционные карманы 5 связаны с центральной трубой 9 персточными трубками 10, оканчивающимися сливпыми отверстиями о.

Охлаждающий (нагрсвгпощий) агент подастся (отводится) в центральную трубу 9. Через штуцеры 11 и 12 подается и отводится жидкая фаза.

Реактор работает следующим образом.

Жидкая фаза подается в штуцер 11 через нижний фланец 2 верхней секции. Попадая на наружную стенку, жидкость подхватывается вращающимся потоком газа и устремляется под завихритель. На завихрителе происходит более интенсивный массообмен, который продолжается и далее в турбулизованной пленкс на стенке корпуса 6. Однако наличие тангенцнальных пазов а на стенке трубы принуждает жидкую фазу за счет центробежных сил устремляться в циркуляционные карманы 5.

Тангенциальное расположение пазов позволяет отводить в карманы 5 максимальное количество жидкости, а отсутствие съемных пластинок в верхней части пазов допускает некоторый проскок ее под вышележащий завихритель 7. Однако в случае необходимости этот проскок можно регулировать, устанавливая завихритель в любой точке секции и перемещая его по трубе.

Для создания «мягких» условий контакта фаз завихритель ставится ниже или выше сливного отверстия. Второе положение приводит к увеличению зоны пленочного течения и уменьшению зоны сепарации. Наиболее интенсивный массообмен достигается при установке завихрителей напротив сливных отверстий.

Для улучшения теплообмена циркуляционные карманы имеют форму полуцилиндров, которые смачиваются пленкой жидкости по всей внутренней поверхности, а снаружи омываются хладагентом (теплоносителем), не препятствуя.его доступу к стенкам реактора.

Из цнркуляционных карманов 5 жидкая фаза самотеком через переточпые трубки 10 сливается в нижнюю секцию под (или над) заBHxpHTcëü 7. Переточные трубки смонтированы в центральной трубе 9 также посекционно.

Пучок трубок 10 омывается охлаждающим (нагревающим) агентом, который поступает в трубу 9 снизу (или сверху). Такая конструкция реактора позволяет уменьшить его габариты, сделать менее металлоемким и более универсальным, т. е. появилась возможность одновременно с уменьшением расхода газовой

lO фазы при тех же скоростях, увеличить поверхность теплообмена благодаря развитой поверхности переточных трубок. Режим движения жидкости в трубках 10 пленочный, что позволяет достичь сравнительно высоких ко15 эффициентов теплопередачи в центральной трубе 9. В нижней части трубок 10 постоянно находится небольшой столб жидкости, необходимый для преодоления статического давления газа. Однако в карманах 5 циркуляция

20 отсутствует, жидкая фаза свободно стекает в нпжн1ою секцию и сливается через отверстия б в реакционную зону. В результате установки переточных трубок 10 в центре реактора появилась возможность увеличить вре25 мя пребывания жидкости в зоне реакции, так как удалось значительно уменьшить общий объем жидкой фразы, находящейся в каждый момент времени в циркуляционных карманах.

Предмет изобретения

1. Реактор для проведения экзо- и эндотермических реакций в системах газ — жидкость, содержащий выполненный из отдельных секций корпус с пазами, центральную трубу со

35 сливными отверстиями, циркуляционные карманы с переточными трубками и завихрители, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса и осуществления его в различных технологических условиях, завих40 рители установлены на центральной трубе в зоне сливных отверстий с возможностью осевого перемещения, а переточные трубки расположены в центральной трубе.

2. Реактор по п. 1, отличающийся тем, 45 что циркуляционные карманы расположены вдоль пазов корпуса и имеют полуцилиндрическую форму.

420320

Составитель Н. Рудько

Техред Е. Борисова Корректор Е. Жаворонкова

Редактор А. Бер

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1988/15 Изд. JJ¹o 637 Тираж 651 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5