Тепломассообменный аппарат

 

Г. В. Ряски, Н. С. Федотов и В. Ф. Миронов

t r

/ (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ТЕПЛОИАССООБИЕННЫЙ АППАРАТ

Изобретение относится к теплои массообменной аппаратуре с пленочным режим м, а именно к пленочным аппаратам, предназначенным для проведения процессов > требующих эффективного подвода тепле, кратковремен« ного пребывания продуктов в эона контакта и эффективного удаления выделяющейся при контакте агрессивной газовой илн паровой фазы, например для проведения процессов этерифика39 ции хлорсиланов оксимами, спиртами, кислотами н т.д.

Известен массообменный пленочный

r3 аппарат, представляющий собой вертикальную трубу (одну или несколько)„в которую из верхней части аппарата смесь реагирующих жидкостей протекает через верхние кромки, образуя пленку на внутренней ее поверхности, нагреваемой до нужных температур теплоносителем, подаваемым в наружную рубашку (1.), Однако такой массообмеиный аппарат характеризуется малым временем пребывания реагирующих жидкостей в аппара-; те, малым гидравлическим сопротивлением и малым количеством удерживаемой жидкосTHу а кроме того сложно стью создания устойчивой пленки и, следовательно, ненадежностью s работе.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому аппарату является аппарат для проведения тепломассообменных процессов, предстанляющий собой цилиндрический корпус с расположенными внутри него контактными тарелками, снабженными тепломассообменными элементами, и коаксиально установленным стаканом, ие доходящим до дна, проходящим через тарелки и снабженным окнами для выхода отпаренных веществ (2 ).

Однако известный аппарат, обеспечивая возможность быстрого удаления агрессивных газообразных продуктов

865309 из реакционной массы из каждой реакционной ячейки, характеризуется сложностью используемых элементов и эксплуатации. Так, обогрев реакционной смеси в нем производится тепломассообменными элементами, расположенными под каждой тарелкой внутри аппарата, что создает трудности в поддержании определенного температурного режима при его эксплуатации. Отвод газообразных продуктов осуществляется в аппарате лишь с поверхности тарелок через окна стакана, площадь сечения которых сравнительно невелика.

Кроме того, тепломассообменные

15 процессы в известном аппарате протекают на тарелках не в:пленке, а в, слое жидкости, что ухудшает условия вьщеления газообразных продуктов из реакционной массы, При проведении пропессов зтерификации хлорсиланов оксимами возможно образование смолообразных продуктов, которые тяжелее реакционной массы нерастворимы в ней и способствуют осмолению целевых продуктов. При этом в аппарате смолообразные примеси могут. застаиваться на тарелках и нарушать нормальный режим работы аппарата. Поэтому аппарат такой конструкции непригоден для проведения процессов этерификации хлорсиланов, например, оксимами.

Цель изобретения — интенсификация процесса за счет создания устойчивой пленки, быстрого вывода продуктов контакта и упрощения конструкции, Указанная цель достигается тем, что в тепломассообменном аппарате корпус снабжен спиральными элементами, установленными по его внутренней поверхности, а элементы для вывода

40 продуктов контакта выполнены в виде полых. усеченных конусов, закрепленных на спиральных элементах.

При этом устройство для обогрева установлено с наружной стороны кор- 4> пуса.

На фиг. 1 схематично изображен предлагаемый аппарат, общий вид на фиг. 2 — разрез А-А на фиг.1; на фиг. 3 — спираль; на фиг. 4 - то же, 50 вид сверху.

Аппарат представляет собой цилиндр

1 с рубашкой 2, снабженный штуцерами 3 и 4 для ввода жидкости, штуцера- ss ми 5 и 6 для вывода жидкости и газов, а также штуцерами 7 и 8 ввода и вывода теплоносителя.

В нижней части цилиндра установлей усеченный конус 9 и на нем поочередно распололожены спирали 10 и такие же усеченные конусы.

Высота усеченных конусов равна 12 диаметрам цилиндра, высота спирального элемента равна 0,5-2 диаметра цилиндра, Верхние отверстия в усеченых конусах равны 1/4 -1/2 диаметра основания усеченного конуса. Зазор между стенкой цилиндра и основанием усеченного конуса равен 1-5 мм. Зазор между наружным диаметром спирального элемента и внутренним диаметром цилиндра составляет 0,1-1 мм.

Предлагаемый аппарат работает следующим образом.

Исходные жидкие компоненты подают через штуцеры 3 и 4 на верхний усеченный конус аппарата, Жидкость стекает по его поверхности к обогреваемой внутренней поверхности аппарата, В зазорах между спиралями и внутреннсй поверхностью аппарата по всей его длине происходит формирование пленки жидкости, которая постепенно стекает вниз. В образующейся пленке происходит интенсивное нагревание, смешение и взаимодействие исходных реагентов, Выделяющиеся газообразные и парообразные продукты реакции при помощи усеченных конусов направляются из зоны реакции к центральной части аппарата, проходят через верхние отверстия в них и далее через штуцер б непрерывно выводятся из аппарата, Жидкие продукты реакции непрерывно удаляются иэ нижней части аппарата через штуцер 5, В процессе работы капли жидкости, образующиеся при ее вскипании в зазорах между спиральными элементами и внутренней поверхностью аппарата, попадают на усеченные конусы и стекают к обогреваемой поверхности аппарата, Образующиеся смолообразные продукты легко смываются со стенок аппарата реакционной массой и удаляются вместей с ней. !

Предлагаемый аппарат дает возможность легко получать устойчивую пленку жидкости по всей поверхности àïïàрата, возвращать в зону обогрева капли жидкости, образующиеся при ее вски анни и легко удалять образующиеся. смолобразные примеси со стенок аппарата вместе с реакционной массой, При этом аппарат отличается простотой конструкции и эксплуатации.По сравнению с известным он имеет большук.

5 865309 поверхность испраения и обладает меньшим гидравлическим сопротивлением, Вследствие этого в предлагаемом аппарате агрессивные газообразные продукты быстрее удаляются из жидких продуктов реакции, а следовательно, ч и из апгарата. э

Кроме того, в предлагаемом аппа- м рате время пребывания реагирующих У компонентов меньше, чем в известном, 10 щ что обеспечивает меньшее осмоление ф

I

Формула изобретения целевых продуктов, повышает производительность и дает возможность получить целевые продукты с хорошим выходом (70-80X).

Такой аппарат успешно был использован в условиях опытного производства для синтеза и выделения таких термически малоустойчивых продуктов, как оксиматы кремния, применяемые в качестве сшивающих агентов для холодного отверждения полисилоксановых каучуков. Испытания показали надежность работы предлагаемого аппарата и его эффективность для осуществления процессов этерификации хлорсиланов. Например, он позволяет получать винил-три-(ацетоксимоJ-силан с выходом до 76Х.

1. Тепломассообменный аппарат,преимущественно для процессов этерификации хлорсиланов, включающий цилиндриеский корпус, снабженный контактными лементами для создания пленки и элеентами для вывода продуктов контакта, стройством для обогрева, о т л и ч а ю— и и с я тем, что, с целью интенсиикации процесса за счет создания устойчивой пленки, быстрого вывода продуктов контакта и упрощения конструкции, корпус снабжен спиральными элементами, установленными по его внутренней поверхности, а элементы для вывода продуктов контакта выполнены в виде полых усеченных конусов, закрепленных на спиральных элементах.

2. Аппарат по п,l о т л и ч а юшийся тем, что устройство для обогрева установлено с наружной стороны корпуса.

, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе .

1. Авторское свидетельство СССР

N - 176561, 1966.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 332838, 1972 (прототип).

865309

Составитель Н. Володина

Редактор С, Родикова Техред М.Рейвес Корректор Л.Бокшан

Заказ 79lá/9 Тираж 709 Подписное

ВНИЙПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

113035 Москва Ж-35 Раушская наб, д, 4/5 филиал IIIIII "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4