РЕАКЦИОННЫЙ АППАРАТ Российский патент 1994 года по МПК B01J19/18 

Изобретение относится к конструкции реакционных аппаратов с перемешивающими устройствами для проведения в них процессов диспергирования, суспендирования в химической, нефтехимической, медицинской и других отраслях промышленности.

Известен смеситель, который содержит корпус с несколькими перемешивающими устройствами со специальными экранами. Однако этот аппарат не пригоден для работы при переменных коэффициентах заполнения, т. к. при минимальном коэффициенте заполнения меньшем уровня расположения перемешивающих устройств и их расположения на одной горизонтальной плоскости, а также вследствие ненаклонного расположения корпуса аппарата происходит оголение перемешивающих устройств, срыв их работы, прекращение перемешивания и осаждение суспензии на днище аппарата [1] .

Это делает аппарат непригодным при минимальных коэффициентах заполнения и особенно при перемешивании суспензий вследствие их осаждения при минимальном коэффициенте заполнения, т. е. сужается диапазон применения аппарата по коэффициенту заполнения.

Известен взятый за прототип герметичный аппарат, содержащий горизонтальный корпус, два винтовых перемешивающих устройства, расположенные на одинаковой высоте от днища аппарата. Аппарат может быть использован для проведения ряда технологических процессов при коэффициенте заполнения 07. Недостатком этого аппарата является то, что он неработоспособен при минимальных коэффициентах заполнения ( ϕ< 0,2), т. к. в этом случае возникает срыв работы винтовых перемешивающих устройств вследствие падения уровня жидкой среды менее допустимой величины, сужение диапазона применения [2] .

Цель изобретения - улучшение гомогенизации и интенсивности перемешивания суспензий при переменном коэффициенте заполнения аппарата от 5 до 90% и расширение диапазона применения для аппарата по коэффициенту заполнения.

Указанная цель достигается тем, что горизонтальный корпус аппарата располагают наклонно к горизонтальной плоскости, используют две и более мешалок с нижним приводом. Мешалки установлены на разной высоте от днища аппарата с уменьшающейся высотой расположения от днища аппарата к нижней его части.

Одно из нескольких перемешивающих устройств устанавливают вблизи нижней точки аппарата так, что отношение высоты расположения средней мешалки над днищем к высоте расположения нижней мешалки над днищем h₂/h₁> 1. Это позволяет обеспечить работу аппарата при минимальном коэффициенте его заполнения, поддерживая постоянное суспендирование и подъем твердой фазы при постепенном опорожнении аппарата. При соотношении h₂/h₁≅ 1 не достигается цель изобретения, т. к. не обеспечится работа аппарата при минимальном коэффициенте заполнения.

На фиг. 1 показан ротационный аппарат, общий вид.

Аппарат содержит горизонтальный корпус 1, винтовые перемешивающиеся устройства: нижнее 2 и средние 3 и 4, нижние электроприводы 5, 6, 7. Корпус аппарата имеет наклон к горизонтальной плоскости под углом α. Штуцер слива 8 расположен в нижней части аппарата.

Высота расположения средних перемешивающих устройств от днища h₂больше высоты расположения нижнего перемешивающего устройства h₁, т. е. отношение h₂/h₁ > 1.

Уровень заполнения аппарата меняется от максимального 90% , соответствующего высоте наполнения H₃ , до минимального 5% , соответствующего высоте заполнения H₁.

Аппарат работает следующим образом.

Включаются электроприводы 5, 6, 7 и приводятся в движение винтовые перемешивающие устройства 2, 3, 4.

Возникает перемешивание рабочей среды (суспензии) в объеме аппарата (показано стрелками).

При максимальном уровне заполнения аппарата H₃ перемешивание производится тремя перемешивающими устройствами.

При уменьшении уровня заполнения аппарата с H₃ до H₂ оголяется верхний перемешивающий винт 4, и перемешивание суспензий ведется винтами 2 и 3. При уменьшении коэффициента заполнения до минимального уровня с H₂ до H₁ оголяются два средних перемешивающих устройства 3, и перемешивание ведется одним нижним перемешивающим винтом. Так, в широком диапазоне изменения коэффициента заполнения аппарата происходит перемешивание без осаждения твердой фазы суспензии и без оголения перемешивающих устройств.

Вследствие того, что горизонтальный корпус аппарата расположен наклонно к горизонтальной плоскости, расширяется диапазон применения аппарата при минимальном коэффициенте заполнения из-за скопления среды в нижней части аппарата при малом заполнении и перемешивания ее мешалками. Вследствие того, что в аппарате применено несколько мешалок, которые установлены в разных горизонтальных плоскостях ступенчато на разной высоте от днища с уменьшающейся к нижней части аппарата высотой расположения мешалки от днища аппарата, при переменном коэффициенте заполнения происходит интенсивное перемешивание суспензии во всем объеме аппарата вследствие равномерного распределения удельной энергии (диссипации энергии при любом заполнении, т. к. диссипация энергии равна ε = N/V, кВт/м³, а при уменьшении объема V соответственно уменьшается количество мешалок и потребляемая мощность N и потребление энергии на единице объема остается равномерным, а так как интенсивность перемешивания пропорциональна диссипации энергии, то при перемешанном объеме (H-p сливе) постоянно обеспечивается интенсивное перемешивание в оставшемся объеме среды при переменном коэффициенте заполнения.

Вледствие того, что нижняя мешалка с нижним электроприводом расположена вблизи нижней точки аппарата с минимальным расстоянием от днища h₁ происходит интенсивное перемешивание суспензии при минимальном коэффициенте заполнения аппарата, т. е. расширяется диапазон применения аппарата по коэффициенту заполнения. Особенно это важно для проведения таких процессов, где необходимо обеспечить постоянное суспензирование и постоянный подъем твердой фазы при постоянном опорожнении аппарата, например, аппарат для аварийного хранения и аварийного слива полипропилена из реактора при необходимости постоянного интенсивного перемешивания.

В таблице приведены сравнительные данные по минимальному коэффициенту заполнения и минимальному количеству перемешиваемой среды для аппаратов объемом 1,0 м³.

Из таблицы видно, что по предлагаемому решению минимальный коэффициент заполнения и соответственно минимально возможное количество перемешиваемой среды меньше в 5,5 раз по сравнению с аналогом. Это расширяет диапазон применения аппарата по коэффициенту заполнения, делают его особенно эффективным при перемешивании гетерогенных систем (n-p суспензий) при различных уровнях заполнения, необходимых по требованию технологических процессов, n-p при заливке и сливе суспензии при необходимости интенсивного перемешивания и подъема твердой среды при любом заполнении.

Использование: в химической, нефтехимической медицинской и других отраслях промышленности. Сущность изобретения: реакционный аппарат содержащий горизонтальный корпус с винтовыми перемещающими устройствами, расположенный наклонно. Перемешивающие устройства установлены на разных горизонтальных уровнях, уменьшающихся к нижней части корпуса высотой их расположения. 1 з. п. ф-лы, 1 ил. , 1 табл.

1. РЕАКЦИОННЫЙ АППАРАТ, содержащий горизонтальный корпус, в котором установлено несколько винтовых перемешивающих устройств с цилиндрическими насадками, соединенных с нижними электроприводами, штуцера ввода и вывода продукта, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса перемешивания при переменном коэффициенте заполнения, расширения диапазона применения аппарата по коэффициенту заполнения, корпус аппарата расположен наклонно, перемешивающие устройства установлены в разных горизонтальных плоскостях с уменьшающейся к нижней части корпуса высотой их расположения, при этом нижнее перемешивающее устройство установлено непосредственно около штуцера вывода. 2. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что отношение высоты расположения перемешивающих устройств к высоте расположения нижнего перемешивающего устройства больше 1.