ПЛЕНОЧНЫЙ РЕАКТОР Российский патент 1995 года по МПК B01J10/02 

Изобретение относится к конструкциям химических реакторов и может быть использовано в процессах полимеризации с участием жидких, газообразных компонентов и катализатора.

Известно устройство для непрерывного проведения реакций между газообразным продуктом и жидкостью, состоящее из вертикального корпуса, плоскопараллельных пластин, наклонно установленных в корпусе и жестко с ним закрепленных, распределителя компонентов жидкого катализатора, приемных карманов катализатора и готового продукта, расположенных внутри корпуса проволочных пакетов, параллельно размещенных над плоскопараллельными пластинами и образующих с ними плоские каналы, труб с продольными щелями для подачи полупродукта и ограничительных планок, соединяющих торцы проволочных пакетов с трубами [1]
Реагенты, вступающие в реакцию, поступают в камеру через распределитель компонентов вместе с парообразным катализатором. В верхней камере происходит основная реакция между реагентами в присутствии жидкого катализатора. Продукт поступает на наклонные плоскопараллельные пластины, на которых образуется пленка жидкости, стекающая по наклонной поверхности пластин, где происходит испарение катализатора, который, проходя через проволочные пакеты, очищается от капель, а конденсат попадает в приемный карман и после сепарации вновь возвращается в процесс.

Устройство позволяет экономично использовать катализатор, однако не позволяет оперативно влиять на процесс полимеризации и проводить специфические тонкопленочные реакции.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому эффекту является пленочный реактор для проведения газожидкостных химических реакций [2] содержащий вертикальный корпус с рубашкой, распределители компонентов, установленные с возможностью перемещения на валу, снабженном кольцевой втулкой, на которой закреплен пленкообразователь, выполненный в виде открытой сверху кольцевой концентрической камеры с отверстиями в нижней части. Пленкообразователь снабжен установленными концентрично внутри кольцевыми камерами, соединенными с внешней камерой посредством двойных радиальных тяг, и козырьком, укрепленным на наружной стороне внешней камеры и перекрывающим отверстия, при этом центральные кольцевые камеры соединены с распределителями компонентов посредством трубопроводов.

Строго дозированные в количественном отношении два жидких компонента двумя потоками поступают в кольцевые концентрические камеры, при этом компонент из кольцевой камеры через ряд отверстий в виде струй отбрасывается за счет центробежной силы на кольцевой конический козырек, затем пленка в виде кольцевого зонта ложится на внутреннюю поверхность корпуса и под действием гравитационных сил стекает вниз, подогреваясь от обогреваемой рубашки аппарата. Ниже на определенном расстоянии на пленку первого компонента накладывается аналогичным образом пленка второго компонента, подаваемая через узел распределения компонента. Расстояние по высоте наложения пленок может изменяться при помощи винтовой пары при отключенном аппарате. При наложении пленок компонентов друг на друга происходит реакция с выделением газообразного и жидких продуктов. Газ непрерывно удаляется через центральную часть реактора вверх, жидкие продукты выводятся через нижний штуцер.

Недостатком известного реактора является то, что пленка жидкости по поверхности аппарата распределяется неравномерно в результате вертикального расположения корпуса, что, в свою очередь, приводит к увеличению толщины пленки жидкости в нижней части аппарата, возрастанию термического сопротивления и, как следствие, к изменению хода химического процесса. К тому же в аппарате отсутствует возможность регулировки времени контакта компонентов пленки, что часто бывает необходимо при проведении некоторых процессов, и аппарат весьма сложен по конструкции.

Задачей изобретения является улучшение пленкообразования, обеспечение возможности регулировки времени контакта компонентов пленки, упрощение конструкции аппарата.

Поставленная задача решается тем, что в предлагаемом пленочном реакторе, включающем корпус с рубашкой, внутри которого помещены пленкообразователи с отверстиями в нижней части, согласно изобретению, корпус установлен горизонтально, выполнен с плоским днищем, на внешней стороне которого смонтировано приспособление для обеспечения наклона корпуса реактора под заданным углом к горизонту, при этом в корпусе помещены два или несколько соосных друг другу пленкообразователей, выполненных в виде камеры с плоским днищем с отверстиями, каждая камера соединена с трубопроводом для подачи компонентов, причем один из пленкообразователей максимально приближен и прикреплен к торцевой стенке реактора, а другие выполнены с возможностью соосного перемещения вдоль днища реактора. Продукты реакции собирают через штуцер во внешний приемник. Аппарат снабжен рядом штуцеров для ввода дозированных компонентов, для отдува газообразных продуктов реакции, для вывода жидких продуктов реакции, для ввода и вывода теплоносителя.

На фиг. 1 представлен предлагаемый реактор; на фиг. 2 сечение А-А на фиг. 1. Позицией 1 обозначен корпус с рубашкой, 2 пленкообразователь, 3 пленкообразователь, 4 плоское днище, 5 приспособление для обеспечения наклона корпуса реактора под заданным углом к горизонту, 6, 7 трубопроводы для подачи компонентов, 8, 9, 10 штуцеры для вывода компонентов, 11 штуцер для отдува газообразных продуктов реакции, 12 штуцер для вывода жидких продуктов реакции, 13, 14 штуцеры для ввода и вывода теплоносителя, 15 рубашка.

Реактор работает следующим образом.

Строго дозированные в количественном отношении два жидких компонента двумя потоками поступают через штуцеры 8, 9 в свои камеры-пленкообразователи 2, 3. При этом через отверстия в камерах компоненты вытекают на наклонную поверхность, образуя пленку, которая под действием силы тяжести спускается по наклонной поверхности, одновременно подогреваясь за счет тепла теплоносителя, подаваемого в рубашку 15. Ниже на определенном расстоянии на пленку первого компонента накладывается аналогичным образом пленка второго компонента, подаваемая через узел распределения компонента, аналогичный верхнему. При наложении пленок компонентов друг на друга происходит реакция с выделением газообразных и жидких продуктов. Газ непрерывно удаляется через штуцер 11 в верхней части реактора, а жидкие продукты реакции выводят через нижний штуцер 12.

Для управления скоростью стекания пленки и улучшения пленкообразования предусмотрен подъем аппарата путем увеличения угла наклона плоскости пленки к горизонту за счет подъемного устройства.

Образующаяся пленка жидкости обладает равномерной толщиной, что обеспечивает полноту протекания реакции. Путем изменения положения пленкообразователя 3 вдоль оси реактора и угла наклона реактора к горизонту можно изменять время контакта компонентов пленки жидкости и оперативно влиять на процесс реакции. Конструкция реактора значительно упрощается из-за отсутствия в реакционной зоне вращающихся деталей и узлов.

Изобретение относится к созданию химических реакторов и может быть использовано в процессах полимеризации с участием жидких, газообразных компонентов и катализатора. Сущность изобретения: реактор пленочный включает корпус с рубашкой, внутри которого помещены пленкообразователи с отверстиями в нижней части, в котором согласно изобретению корпус установлен горизонтально, выполнен с плоским днищем, на внешней стороне которого установлено приспособление для обеспечения наклона корпуса реактора под заданным углом к горизонту, при этом в корпусе помещены два или несколько соосных друг другу пленкообразователя, выполненных в виде камеры с плоским днищем с отверстиями. 2 ил.

ПЛЕНОЧНЫЙ РЕАКТОР, включающий корпус с рубашкой, днищем и крышкой, внутри которого помещены пленкообразователи, отличающийся тем, что корпус снабжен закрепленным горизонтально на днище плоским приспособлением для обеспечения наклона корпуса реактора под заданным углом к горизонту, пленкообразователи выполнены в виде камеры с плоским днищем с отверстиями, при этом каждая камера соединена с трубопроводом для подачи компонентов, один из пленкообразователей закреплен на торцевой стенке реактора, а другой выполнен с возможностью соосного перемещения вдоль днища реактора.