Газожидкостной реактор для проведения эндо-и экзотермических реакций Советский патент 1983 года по МПК B01J10/00 

Изобретение относится к химической аппаратуре для проведения эндо- и экзотермических реакций с участием жидких и газообразных веществ и может использоваться в любой отрасли народного хозяйства, в частности для кислой промывки сбросных аммиаксодержащих газов, производства аммиака с получением раствора сульфата аммония или аммиачной селитры.

Известны кожухотрубные газлифтные реакторы для проведения эндотермических и экзотермических реакций, обеспечивающие высокую изотермичность процессов, содержащее корпус с установленными в нем на трубных досках барботажными и циркуляционными трубами, образующими циркуляционный контур tn.

Основные недостатки газлифтных кожухотрубчатых реакторов - высокая теплоемкость, уменьшенный реакционный объем, высокое гидравлическое сопротивление, обуславливаемое столбом жидкости, а следовательно невозможностью работы с нИзконапорными реакционными газами.

Известны также такие реакторы для проведения экзотермических, эндотермических процессов в системах

газ - жидкость, как карбонизационная колонна, содержащая корпус со штуцерами ввода и вывода реагентов, устаг новленные в нем в верхней части ситчатые контактные тарелки с переливными устройствами ивнижней части горизонтальные теплообменные бочкиГЗ).

Наиболее существенным недостатком указанного устройства является

10 невозможность обеспечения изотермичности процесса по высоте реактора, что отрицательно сказывается на хо.де реакции качестве продукта ив конечном итоге приводит к увеличению

15 реакционного-объема.

Наиболее близким к предлагаемому является газожидкостцрй реактор, содержащий корпус со штуцерами ввода и

20 вывода реагентов, трубчатый теплообменник, расположенный вертикально в центральной части корпуса, по высоте которого установлены контактные устройства t3.. .

25

Недостаток известного реактора низкая интенсивность процесса из-за отсутствия изотермичности по высоте реактора.

Цель изобретения - интенсификаци

30 процесса. Указанная цель достигается тем, что в газожидкостном реакторе для пр ведения эндотермических и экзотермических реакций, содержащем корпус со штуцерами ввода и вывода реагентов, трубчатый теплообменник, расположенный вертикально в центральной части корпуса, по высоте которого установлены контактные устройства, контактные устройства выполнены в ви де установленной коаксйально теплооб меннику и образующей с ним канал воронки, размещенного под ней завихри,тёля, коаксйально которому установлены соединенные с ним и между собой меньшими основаниями два усеченных конуса, верхний из которых снабжен наружной отбортовкой, а под нижним установлена закрепленная на корпусе кольцевая коническая сливная перегородка. На чертеже дана контактная тарелка, вид. Газожидкостной реактор состоит из корпуса 1 с рубашкой 2 со штуцерами 3-5 ввода и б - 8 вывода реагентов и теплоносителя, вертикальной трубча ки 9 с трубными решетками 10 и штуце рами ввода 11 и вывода 12 теплоносителя и размещенных по высоте контактных элементов. Контактный элемент состоит из верхнего усеченного конуса 13, выполненного с наружной отбортовкой 14 и нижнего усеченного конуса 15, которые соединены меньшими основаниями, где размещен завихритель 16, выполненный .из наклонно установленных секторных лопастей 17, жестко прикрепленных с одной стороны к торцу конусов 13 и 15, .с другой - к трубной решетке 10. Над труб ной решеткой с зазором 18 и коаксиал но трубчатке 9 установлена обечайка 19, оканчивающаяся воронкой 20, на расстоянии о которой и с зазором 21 к нижнему усеченному конусу 15 размещена жестко прикрепленная к корпусу коническая сливная перегород ка 22. Устройство работает следующим образом. : Реакционная жидкость через штуцер -4 поступает на распределительное устройство и по сливной перегородке 22 стекает в воронку 20, образуя кол цевую завесу, которая разрывается и диспергируется реакционным газом.Проконтактировавший газ отводится из реактора через штуцер б, а реакционная жидкость, попавшая в воронку и скоагулированиая на трубчатке 9, собирается в межтрубном пространстве , образованном трУбчаткой 9, трубной решеткой 10 и обечайкой 19, где происходит съем реакционного те ла. Охлажденная реакционная жидкост через кольцевой зазор 18 между труб ной решеткой 10 и обечайкой 19 пост пает на наклонно установленные лопасти 17 статического завихрителя 16, где диспергируется реакционным, газом с образованием вращающегося высокотурбулизованного слоя с непрерывно обновлякяцейсяповерхностью контакта фаз. Вращающийся сло1 поднимается над завихрителем 16 и под действием центробежных сил движется по расширяющемуся верхнему корпусу 13, за счет чего падает скорость его движения и происходит разделение реагирующих фаз. Такое размещение .теплообменной : поверхности и исполнение контактного устройства не только позволяет вести процесс в жестком температурном режиме, но и работать в широком диапазоне нагрузок по реагирующим фазам. Прореагировавший на контактном элементе газ поступает в сепарационное пространство, омывает корпус 1, охлаждается и наП равляется на следующую ступень контакта, а реакционная жидкость по отбортовке 14 скатывается в пространство,образованное корпусом реактора 1, нижним усеченным конусом 15 и сливной перегородкой 22, где образуется динамический гидрозатвор. При этом реакционная жидкость охлаждается за счет теплоносителя, циркулирующего в рубашке 2, и через кольцевой зазор 18 по воронке 20 скатывается в обечайку 19, образуя кольцевую завесу, при этом процесс взаимодействия повторяется. Таким образом, предлагаемая конструк11ия газожидкостно.го реактора позволяет обеспечить высокую изо1х:рмичность химических процессов как в объеме, так и по высоте реактора, что обеспечивает снижение реакционного объема и повьшенное качество продукта. Формула изобретения Газожидкостной реактор дляпроведения ёндо- и экзотермических реакций, содержащий корпус со штуцерами ввода и вывода реагентов, трубчатый теплообменник, расположенный вертикально в центральной части корпуса, по высоте которого установлены контактные устройства, отличающ и и с я тем, что, с целью интен- сификации процесса, контактные устройства выполнены в виде установленной коаксйально теплообменнику и образующей с ним канал воронки, размещенного под ней завихрителя, коаксйально которому установлены соединенные с ним и между собой меньшими основаниями два усеченных конуса, верхний из которых снабжен наружной отбортов кой, а под нижним установлена закрепленная на корпусе кольцевая коничес ,кая сливная перегородка.