РЕАКТОР-ДИСПЕРГАТОР Российский патент 1997 года по МПК B01F5/10 

Изобретение относится к реакторам для проведения химических процессов и реакций в гетерогенных системах или при обработке взаимонерастворимых жидкостей.

Известен химический реактор для проведения процессов в гетерогенных средах [1] содержащий цилиндрический корпус, перемешивающее устройство, отражательные перегородки, установленные внутри аппарата, и технологические патрубки. Отражательные перегородки предотвращают образование центральной воронки в аппарате и обеспечивают удовлетворительное перемешивание реакционной массы. Однако в таких аппаратах за отражательными перегородками по ходу вращения мешалок образуются застойные зоны, что приводит не только к увеличению времени проведения процесса для получения однородной массы, но и к местным перегревам реакционной массы с образованием побочных реакций, а это сказывается на качестве получения конечного продукта.

Известен также аппарат с мешалкой [2] содержащий корпус, вал с мешалкой, симметрично размещенные горизонтальные перегородки, прямые или спиральные, состоящие из горизонтальной части, и укрепленные части, соединенные общей осью. Ось служит для жесткого соединения перегородок с основанием, расположенным на корпусе. Перегородка относительно оси поворачивается только при демонтаже мешалки и при установке перегородки по радиусу при работе. В таком аппарате исключается воронкообразование, однако не устраняются застойные зоны, снижающие производительность и качество получаемых веществ.

Известен химический реактор [3] содержащий цилиндрический корпус с встроенными отражательными перегородками, снабженными установленными по высоте трубами с криволинейными участками с радиусом кривизны до 90^o, размещенными за отражательными перегородками, входной участок которых выполнен в виде конфузора и прямолинейных участков, расположенных перед отражательными перегородками, а также перемешивающее устройство с приводом вращения, теплообменную рубашку и технологические патрубки. Несовершенством подобного химического реактора является недостаточная поверхность контакта фаз, что крайне нежелательно при проведении процессов, связанных с перемешиванием взаимно нерастворимых жидкостей, когда требуется получить диаметр капель необходимых размеров.

Известен диспергатор, содержащий вертикальный корпус с технологическими патрубками, вал с электродвигателем, на котором закреплена винтовая мешалка, размещенная в цилиндрическом участке конфузорно-диффузорной циркуляционной трубы [4] В данном аппарате также имеет место недостаточная поверхность контакта фаз.

Задачей изобретения является повышение удельной производительности реактора за счет интенсификации процесса диспергирования путем увеличения поверхности контакта фаз.

Поставленная цель достигается тем, что в реакторе-диспергаторе, содержащем вертикальный корпус, вал, на котором закреплена винтовая мешалка, размещенная в конфузорно-диффузорной циркуляционной трубе в цилиндрическом участке, вал в свою очередь снабжен двумя дисковыми мешалками с прямоугольными окнами, а труба выполнена с нижним цилиндрическим участком, в котором расположены дисковые мешалки, при этом диаметр верхней дисковой мешалки составляет 0,6-0,7 диаметра нижней дисковой мешалки. На нижней части дисков у прямоугольных окон расположены выступы.

На фиг.1 представлен продольный разрез реактора-диспергатора; на фиг.2 - узел 1 на фиг.1; на фиг.3 вид по стрелке А на фиг.2; на фиг.4 разрез Б-Б на фиг.3; на фиг.5 вид по стрелке В на фиг.4.

Реактор-диспергатор содержит вертикальный цилиндрический корпус 1, рубашку 2 с нагревательным устройством 3, циркуляционную трубу 4, винтовую мешалку 5, дисковые мешалки 6, 7, вал 8 с торцевым уплотнением 9, электродвигатель 10, технологические патрубки загрузки лития 11, подачи минерального масла 12, выхода готового продукта 13. Патрубки входа в рубашку кремнийорганической жидкости 14 и слива кремнийорганической жидкости 15 из рубашки.

Реактор-диспергатор работает следующим образом.

Электродвигатель 6 приводит во вращение вал 8 и установленные на нем винтовую мешалку 5 и дисковые мешалки 6, 7. В результате вращения винтовой мешалки 5 среда, заполняющая реактор, начинает циркулировать по контуру, как показано на фиг. 1, образованному внутренней поверхностью корпуса 1 и циркуляционной трубой 4. В результате вращения винтовой мешалки 5 среда поступает в конфузорный участок циркуляционной трубы 4, где скорость течения эмульсии повышается и создаются условия для ее турбулизации. Первый этап диспергирования происходит на винтовой мешалке 5, направляющей перемешиваемую среду в диффузорный участок циркуляционной трубы 4, где продолжается турбулизация среды с ориентацией ее на верхнюю дисковую мешалку 6. Дальнейшая турбулизация потока и повышение поверхности контакта фаз имеет место при прохождении потока через расположенные на диске углубления прямоугольной формы, в которых эмульсия поворачивается на 135^o. Возникают хаотические колебания скорости в различных точках турбулентного потока, приводящие, в частности к перемешиванию частиц в направлениях, поперечных его оси. Следующий этап диспергирования происходит при движении среды от верхней мешалки 6 к нижней 7. Здесь существенно меняется структура потока из-за трения среды между выступами окон верхней мешалки и плоской поверхности диска нижней мешалки, что обусловлено разницей в диаметрах мешалок и близком их расположении друг к другу. При движении потока через прямоугольные углубления, расположенные на периферии диска нижней мешалки, наблюдается такая же гидродинамическая картина течения, как и на верхней мешалке. Это приводит к дальнейшему усилению процесса диспергирования, затем среда поступает в кольцевой канал, образованный внутренней поверхностью корпуса реактора 1 и циркуляционной трубой 4, где продолжается диспергирование среды из-за диффузорно-конфузорного характера движения.

Таким образом, в процессе эксплуатации среды по замкнутому контуру реактора диспергатора достигается интенсификация процесса диспергирования, что обусловливает увеличение поверхности контакта фаз, а следовательно, повышение удельной производительности аппарата.

Использование: реактор-диспергатор, приготовление дисперсии лития в минеральном масле. Сущность изобретения: содержит вертикальный корпус с технологическими патрубками, вал с электродвигателем, на котором закреплена винтовая мешалка, размещенная в цилиндрическом участке конфузорно-диффузорной циркуляционной трубы. Вал снабжен двумя дисковыми мешалками с прямоугольными окнами. Циркуляционная труба выполнена с нижним цилиндрическим участком, в котором расположены дисковые мешалки. При этом диаметр верхней дисковой мешалки составляет 0,6 - 0,7 диаметра нижней дисковой мешалки. На нижней части дисков у прямоугольных окон расположены выступы. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Реактор-диспергатор преимущественно для приготовления дисперсии лития в минеральном масле, содержащий вертикальный корпус с технологическими патрубками, вал с электродвигателем, на котором закреплена винтовая мешалка, размещенная в цилиндрическом участке конфузорно-диффузорной циркуляционной трубы, отличающийся тем, что вал снабжен двумя дисковыми мешалками с прямоугольными окнами, а циркуляционная труба выполнена с нижним цилиндрическим участком, в котором расположены дисковые мешалки, при этом диаметр верхней дисковой мешалки составляет 0,6 0,7 диаметра нижней дисковой мешалки. 2. Реактор-диспергатор по п. 1, отличающийся тем, что на нижней части дисков у прямоугольных окон расположены выступы.