УСТАНОВКА ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ТЕПЛОМАССООБМЕННЫХ ПРОЦЕССОВ Российский патент 2005 года по МПК B01J8/00 B01J19/00 

Описание патента на изобретение RU2246344C1

Изобретение относится к устройствам для проведения химических процессов, процессов тепломассообмена и может быть использовано в химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности.

Известен реакционный узел для процессов гидролиза и других процессов (Лебедев Н.Н. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза. Изд.2. М.: Химия, 1975, с.221, рис.53 и с.264, рис.61в).

Исходные компоненты реакционной смеси поступают во всасывающую линию насоса, который эмульгирует смесь. Далее полученная эмульсия подается в нагнетательную линию, на которой установлен реактор. В реакторе при охлаждении, либо нагревании или в адиабатических условиях проводится химическая реакция.

К недостаткам известного решения следует отнести изменение температурного режима при проведении эмульгирования в насосе и снижение скорости химического процесса в реакторе ввиду значительной неоднородности капель эмульсии, поступающей из насоса.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является установка для проведения тепломассообменных процессов по патенту РФ №2083273, кл. B 01 J 8/10, опубл. 10.07.1997. Известная установка содержит реактор, трубопроводы подачи компонентов и трубопровод смеси компонентов, на котором установлен насос и теплообменник. Установка снабжена также сепаратором, подсоединенным входным патрубком к верхней части теплообменника, а выходным патрубком - к крышке или верхней части корпуса реактора.

Известная установка работает следующим образом.

Исходные вещества поступают в установку по трубопроводу подачи компонентов. Компоненты из реактора посредством трубопровода смеси поступают на вход насоса, который перемешивает смесь. Далее полученная смесь насосом подается по трубопроводу смеси в теплообменник, где осуществляются процессы тепло- и массообмена. Жидкостная смесь из теплообменника стекает в реактор, а парогазовый поток удаляется в сепаратор для отделения капель жидкости.

При работе установки с несмешивающимися исходными компонентами можно выделить следующий недостаток известного решения - снижение скорости химического процесса в реакторе ввиду значительной неоднородности капель по размерам. Снижение скорости процесса можно объяснить расслоением эмульсии в реакторе при наличии в ней крупных капель и, следовательно, уменьшением поверхности контакта фаз. Кроме того, следует отметить также возможную неустойчивость температурного режима в реакционном узле. Известно, что скорость охлаждения (нагревания) капель в теплообменнике зависит от их размера. Следовательно, в неоднородной (по размерам) эмульсии будут присутствовать капли с различной средней температурой и это, естественно, скажется на скорости химического процесса в реакторе и на полноте проведения реакционных процессов в нем.

Задачей изобретения является стабилизация температурного режима и повышение скорости химического процесса в реакторе.

Поставленная задача достигается тем, что установка для проведения тепломассообменных процессов, содержащая реактор, трубопроводы подачи компонентов и трубопровод смеси компонентов, на котором установлен насос и теплообменник, дополнительно содержит на линии трубопровода смеси компонентов циклонное устройство, в котором происходит разделение капель эмульсии по размерам, установленное так, что его вход выполнен со стороны насоса, в котором происходит эмульгирование смеси компонентов, один выход подключен к реактору для подачи наиболее мелких капель, обладающих развитой поверхностью контакта, а другой выход - к теплообменнику, куда подают крупные капли с формированием контура циркуляции смеси.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где представлен общий вид установки.

Установка для проведения тепломассообменных процессов содержит трубопровод 1 подачи компонента А, трубопровод 2 подачи компонента В и трубопровод 3 смеси компонентов. Трубопровод 3 смеси образует замкнутый циркуляционный контур и содержит насос 4, циклонное устройство 5, теплообменник 6. Циклонное устройство 5 установлено в циркуляционном контуре трубопровода 3 смеси так, что его вход выполнен со стороны насоса 4, один выход подключен к реактору 7, а другой выход подключен к теплообменнику 6.

Установка для проведения тепломассообменных процессов работает следующим образом.

Исходные компоненты поступают в установку для проведения тепломассообменных процессов по трубопроводам 1 и 2 подачи компонентов. Трубопроводов подачи компонентов может быть два и более. Из трубопроводов 1 и 2 компоненты поступают в трубопровод 3 смеси на вход насоса 4, который перемешивает и эмульгирует смесь. Далее полученная эмульсия насосом 4 подается по трубопроводу смеси 3 на вход циклонного устройства 5. В циклонном устройстве 5 происходит разделение капель эмульсии по размерам: наиболее мелкие капли, обладающие развитой поверхностью контакта, через один выход циклонного устройства подаются в реактор 7, а крупные капли с другого выхода циклонного устройства 5 по замкнутому контуру трубопровода смеси 3 подаются в теплообменник 6 и далее на повторное перемешивание и эмульгирование в насосе 4. Аналогична работа циклонного устройства 5 и в случае использования в качестве одного из компонентов смеси газа или твердых частиц. Процесс эмульгирования в насосе 4 протекает в условиях интенсивного механического перемешивания, что сопровождается выделением тепла и нагревом эмульсии. Для поддержания заданного температурного режима в установке выделяющееся при эмульгировании тепло отводится в теплообменнике 6, установленном в замкнутом циркуляционном контуре трубопровода 3 смеси (кроме того, в теплообменнике 6 можно также подводить тепло к установке, что расширяет ее технологические возможности). В теплообменнике 6 осуществляется охлаждение эмульсии, содержащей крупные капли узкого диапазона размеров, что способствует равномерному прогреву и выравниванию средней температуры всех составляющих эмульсионной смеси. В реакторе 7 при охлаждении, либо нагревании или в адиабатических условиях проводится химическая реакция. Объем реактора 7 предопределяет полноту проведения реакционных процессов ввиду увеличения времени взаимодействия между компонентами смеси при обеспечении развитой поверхности контакта фаз в реакционной зоне емкости. Реактор может быть трубчатого, емкостного типа (с мешалкой или без нее, с нагревательной и/или охлаждающей системой или без нее), так и в виде какого-либо теплообменника (например, кожухотрубчатого). Проведение реакции в эмульсии, содержащей мелкие однородные (по размерам) капли (пузырьки, твердые частицы) с развитой поверхностью значительно увеличивает скорость химического процесса.

Таким образом, данное устройство для проведения тепломассообменных процессов позволяет стабилизировать и легко управлять температурным режимом, повысить скорость химических реакций и увеличить полноту проведения процессов.

Похожие патенты RU2246344C1

название год авторы номер документа
ДОЗИРУЮЩЕЕ КОЛЬЦО 2010
  • Сарторелли Лоренца
  • Перл Андреас
  • Гропп Удо
  • Зельбах Арндт
  • Зонеманн Штефани
  • Грёмпинг Маттиас
  • Мних Норберт
  • Мертц Томас
RU2538260C2
Способ отбора и подготовки газовых проб для поточного анализа и технологическая линия для его осуществления 2018
  • Фролов Денис Олегович
RU2692374C1
УСТАНОВКА ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ТЕПЛОМАССООБМЕННЫХ ПРОЦЕССОВ 1993
  • Смирнов С.И.
  • Рузанов С.Р.
  • Юсупов И.Г.
  • Пудовик О.В.
  • Злобин Н.М.
  • Разживин В.Ф.
RU2083273C1
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ПОЛИМЕРНЫХ МОНОДИСПЕРСНЫХ ЧАСТИЦ СУСПЕНЗИОННОЙ ПОЛИМЕРИЗАЦИЕЙ И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2006
  • Шарыкин Олег Витальевич
  • Шаповалов Виктор Владимирович
  • Смирнов Дмитрий Владимирович
  • Никифоров Виктор Дмитриевич
  • Перевощиков Яков Петрович
  • Степанов Валерий Николаевич
RU2315061C1
ПРОТИРОЧНАЯ МАШИНА И СПОСОБ ГОМОГЕНИЗАЦИИ 1997
  • Виницкий Геннадий Семенович
RU2162650C2
СПОСОБ ПРОВЕДЕНИЯ ГАЗОЖИДКОСТНЫХ МНОГОФАЗНЫХ РЕАКЦИЙ И ВИХРЕВОЙ ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ БАРБОТАЖНЫЙ РЕАКТОР ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2002
  • Кузьмин А.О.
  • Пармон В.Н.
  • Правдина М.Х.
  • Яворский А.И.
  • Яворский Н.И.
RU2258559C2
ДВУХФЛЮИДНЫЙ РЕАКТОР 2012
  • Хуке Армин
  • Рупрехт Гетц
  • Хуссейн Ахмед
  • Черски Конрад
  • Готтлиб Штефан
RU2608082C2
СПОСОБ И УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ БИТУМА 2013
  • Самойлов Наум Александрович
  • Мнушкин Игорь Анатольевич
  • Гасанов Эдуард Сарифович
  • Чиркова Алена Геннадьевна
  • Акулов Сергей Васильевич
  • Минибаева Лиана Камилевна
RU2562483C9
Аппарат для проведения массообменных и реакционных процессов в однофазных и многофазных средах 2020
  • Абиев Руфат Шовкет Оглы
RU2753756C1
ФЕРМЕНТАЦИОННАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ МЕТАНАССИМИЛИРУЮЩИХ МИКРООРГАНИЗМОВ 2015
  • Лалова Маргарита Витальевна
  • Миркин Михаил Григорьевич
  • Найдин Анатолий Владимирович
  • Сафонов Александр Иванович
  • Бабурченкова Ольга Александровна
RU2580646C1

Реферат патента 2005 года УСТАНОВКА ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ТЕПЛОМАССООБМЕННЫХ ПРОЦЕССОВ

Установка относится к химической и нефтехимической промышленности и используется для проведения процессов тепломассообмена. Содержит реактор, трубопроводы подачи компонентов и трубопровод смеси компонентов, на котором установлены насос и теплообменник. Установка дополнительно содержит на линии трубопровода смеси компонентов циклонное устройство, в котором происходит разделение капель эмульсии по размерам, установленное так, что его вход выполнен со стороны насоса, в котором происходит эмульгирование смеси компонентов. Один выход циклонного устройства подключен к реактору для подачи наиболее мелких капель, обладающих развитой поверхностью контакта, а другой выход - к теплообменнику, куда подают крупные капли с формированием контура циркуляции смеси компонентов. Данное техническое решение обеспечивает стабилизацию температурного режима и повышает скорость химического процесса в реакторе. 1 ил.

Формула изобретения RU 2 246 344 C1

Установка для проведения тепломассообменных процессов, содержащая реактор, трубопроводы подачи компонентов и трубопровод смеси компонентов, на котором установлены насос и теплообменник, отличающаяся тем, что установка дополнительно содержит на линии трубопровода смеси компонентов циклонное устройство, в котором происходит разделение капель эмульсии по размерам, установленное так, что его вход выполнен со стороны насоса, в котором происходит эмульгирование смеси компонентов, один выход циклонного устройства подключен к реактору для подачи наиболее мелких капель, обладающих развитой поверхностью контакта, а другой выход к теплообменнику, куда подают крупные капли с формированием контура циркуляции смеси компонентов.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2005 года RU2246344C1

УСТАНОВКА ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ТЕПЛОМАССООБМЕННЫХ ПРОЦЕССОВ 1993
  • Смирнов С.И.
  • Рузанов С.Р.
  • Юсупов И.Г.
  • Пудовик О.В.
  • Злобин Н.М.
  • Разживин В.Ф.
RU2083273C1
US 4017263 А, 12.04.1977
US 5935547 А, 10.08.1999
US 6413488 А, 02.07.2002.

RU 2 246 344 C1

Авторы

Смирнов С.И.

Рузанов С.Р.

Даты

2005-02-20Публикация

2003-07-02Подача