УСТРОЙСТВО ДЛЯ САТУРАЦИИ ЖИДКОСТЕЙ Российский патент 1997 года по МПК B01F3/04 

Изобретение относится к устройствам для сатурации жидкостей, предназначенным для осуществления как химических реакций, так и механического взаимодействия между газообразными и жидкими веществами. Оно может быть использовано в химическом машиностроении при изготовлении аппаратуры, предназначенной в основном для осуществления экзотермических реакций.

Известно устройство, пригодное для сатурации жидкостей, представляющее собой расположенные по дну аппарата трубы с отверстиями, с помощью которых осуществляется барботаж газа через обрабатываемую жидкость [Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. М. Химия, 1973, с.258] Недостатки данного устройства неоднородность обработки жидкости по объему аппарата и неполное использование газа, что приводит к высокому расходу энергии.

Наиболее близким к изобретению по совокупности существенных признаков является устройство для сатурации жидкостей при тонком диспергировании газа, содержащее корпус с рубашкой и крышкой, перемешивающее устройство и трубопровод подачи газа, снабженный диспергатором (барботером), а также патрубок для отбора газовой фазы [см. Соколов В.Н. Доманский И.В. Газожидкостные реакции. Л. Машиностроение, 1976, с.11 12, рис.4] Классификационный тип этого устройства реактор с мешалкой в свободном объеме (тип РМС).

При математическом моделировании реакторы с мешалками рассматривают как аппараты идеального смешения, но физическое их моделирование пока еще не отработано. Практика показала, что при переходе от малой модели к промышленному аппарату наблюдается снижение его эффективности. Основной недостаток описанного устройства состоит в низком коэффициенте заполнения жидкостью. Этот фактор приводит к протеканию в наджидкостном пространстве побочных процессов, особенно в случае проведения в данном устройстве экзотермических реакций с использованием жидкостей с большой упругостью паров, а также в случае применения и получения относительно малоустойчивых соединений. В результате снижается селективность процессов, проводимых в данном устройстве.

Задача, решаемая изобретением, это повышение эффективности устройства за счет уменьшения балластных реакций в газовой фазе. Поставленная задача решается тем, что устpойство для сатурации жидкостей, содержащее корпус с рубашкой и крышкой, перемешивающее устройство и трубопровод подачи газа, снабженный диспергатором, а также патрубок для отбора газовой фазы, дополнительно снабжено соединенными с патрубком компенсирующим устройством для приема, отделения от газовой фазы и возврата на сатурацию отделенной от газовой фазы жидкости, причем компенсирующее устройство выполнено в виде двух соосных цилиндров, образующих сепарационное пространство между ними, которое отделено от полости внутреннего цилиндра каплеотбойным колпаком, а в нижней части сообщено с указанной полостью посредством сливных отверстий.

На чертеже схематически представлен общий вид предлагаемого устройства для сатуpации жидкостей (вертикальный разрез).

Устройство содержит корпус 1 с рубашкой 2 и крышкой 3, перемешивающее устройство 4, трубопровод 5 для подачи газа, снабженный диспергатором 6 в виде перфорированной тороидальной трубы, а также патрубок 7 для отбора газовой фазы, к которому подсоединено компенсирующее устройство 8 для приема, отделения от газовой фазы и возвращения на сатунацию жидкости. Компенсирующее устройство 8 выполнено в виде двух соосных цилиндров 9 и 10, образующих сепарационное пространство 11. Последнее отделено от полости 12 внутреннего цилиндра 9 каплеотбойным колпаком 13, а в нижней части имеет сообщение с полостью 12 посредством выполненных в стенке внутреннего цилиндра 9 сливных отверстий 14.

Предлагаемое устройство для сатурации жидкостей работает следующим образом. Корпус 1 устройства заполняют жидкостью при одновременной подаче теплоносителя в рубашку 2 так, чтобы после нагрева до требуемой температуры и создания необходимой степени газонасыщения жидкости степень заполнения объема корпуса 1 жидкостью составляла примерно 100% При заполнении корпуса жидкостью и нагреве включают перемешивающее устройство 4 и начинают подачу газа по трубопроводу 5 в жидкость через диспергатор 6. Газообразные продукты с захваченными каплями жидкости через патрубок 7 поступают в компенсирующее устройство 8. Эта смесь через полость 12 внутри цилиндра 9 поступает в сепарационное пространство 11, где частично охлаждается, из нее конденсируется жидкость, которая отделяется от газообразных продуктов и через сливные отверстия 14 возвращается по патрубку 7 в корпус устройства 1. Для более эффективного предотвращения балластных реакций в газовой фазе компенсирующее устройство 8 может быть оборудовано охлаждающим элементом, например рубашкой 15, с подачей в него подходящего хладагента.

При увеличении степени газонасыщения жидкости, а также в случае непроизвольного повышения температуры вследствие протекания экзотермической реакции компенсирующее устройство 8 служит для компенсации увеличения объема реакционной массы. В этом случае избыточная реакционная масса в виде газожидкостной смеси через патрубок 7 поступает в полость 12 цилиндра 9 и с помощью каплеотбойного колпака 13 направляется в сепарационное пространство 11, где жидкость отделяется от газообразных продуктов и через сливные отверстия 14 и патрубок 7 возвращается в корпус 1.

Устройство испытано в лабораторных условиях на установке окисления галоидолефинов. Выход целевого продукта окиси галоидолефина в предлагаемом устройстве повышен на 10 40% по сравнению с известным, не имеющим компенсирующего устройства.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет поддерживать в газовом пространстве особый температурный режим, исключающий балластные реакции, и тем самым повысить селективность проводимых в нем процессов.

Сущность изобретения: устройство для сатурации жидкостей, содержащее корпус с рубашкой и крышкой, имеет перемешивающее устройство и трубопровод подачи газа с диспергатором, а также патрубок для отбора газовой фазы. Патрубок соединен с компенсирующим устройством для приема, отделения от газовой фазы и возврата на сатуризацию отделенной от газовой фазы жидкости. Компенсирующее устройство выполнено в виде двух соосных цилиндров, образующих сепарационное пространство между ними, которое отделено от полости внутреннего цилиндра каплеотбойным колпаком, а в нижней части сообщено с указанной полостью посредством сливных отверстий. 1 ил.

Устройство для сатурации жидкостей, содержащее корпус с рубашкой и крышкой, перемешивающее устройство и трубопровод подачи газа, снабженный диспергатором, а также патрубок для отбора газовой фазы, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено соединенным с патрубком компенсирующим устройством для приема, отделения от газовой фазы и возврата на сатурацию отделенной от газовой фазы жидкости, причем компенсирующее устройство выполнено в виде двух соосных цилиндров, образующих сепарационное пространство между ними, которое отделено от полости внутреннего цилиндра каплеотбойным колпаком, а в нижней части сообщено с указанной полостью посредством сливных отверстий.