Барботер для реакционных аппаратов Советский патент 1984 года по МПК B01F3/04 B01D3/20 B01J19/00 

Изобретение относится к устройствам для проведения процессов мае- сообмена и может быть использовано в химической, пищевой и других родственных отраслях промышленности для проведения реакционных процессов, в частности процесса оксимиро|вания в производстве капролактама при нейтрализации выделяющейся в процессе оксимирования свободной се ной кислоты. Известно распределительное устро ство, состоящее из подводящей трубы к которой жестко прикреплена барботажная система состоящая из радиаль но установленных перевернутых желобов 1.. Известно барботажное устройство для реакционных аппаратов, состоящее из центральной подводящей трубы, к которой жестко прикреплены пе форированные патрубки, размещенные в одной плоскости 23. Однако известные барботажные сис темы имеют недостаточно высокую эффективность реакционного процесса вследствие того, что распределение газа происходит в одном сечении аппарата. Конструктивные особенности данных устройств предрасполагают к созданию наибольшей плотности распределения газовой фазы в центре колонны, что особенно проявляется при увеличении диаметра колонны. Кроме того, в двухфазном противоточ ном потоке жидкость опускается около стенки колонны/ а газовая фаза стремится к центральной его части, что снижает.эффективность распределения. Это приводит к тому, что час реакционной жидкости не участвует в процессе массообмена.. Пузырьки газа свободно поднимаюпц1еся вверх, мало диспергируются, т.е. не происходит обновление поверхности контакта фаз Наиболее интенсивная реакция меж ду жидкостью и газом протекает в зоне барботажа на ограниченной высоте и в меньшей степени в верхних слоях жидкости. Это обусловливается обеднением газовых пузырей по целевым компонентам, особенно при процессе с использованием хорошорастворимых газов. Эти факторы являются предпосылкой для создания аппаратов большого диаметра с невысоким слоем жидкой фазы, что, в свою очередь, увеличивает неравномерность распределения газа и металлоемкость аппарата З J. К недостаткам данных устройств относится низкая эффективность работы устройства приизменении нагрузки по газовой фазе и широком диапазоне. Увеличение расхода газа в одном сечении аппарата вызывает появление крупных пузырей газа, что резко снижает межфазную поверхность и эффективность процесса. Цель изобретения - интенсифика|Ция процесса контактирования газа и жидкости при широком изменении диапазона нагрузок по газовой фазе за счет эффективного распределения газа по объему аппарата и создания высокоразвитой поверхности контакта фаз. Указанная цель достигается тем, . что в барботере, включающем центральную подводящую трубу с жестко прикрепленной барботажной системой, состоящей из радиальных перфорирован-ных патрубков, барботер выполнен из нескольких барботажных систем, установленных на подводящей трубе поэтажно по высоте аппарата, причем каждая из них повернута в своей плоскости относительно предыдущей и имеет дифрагмирующий элемент в верхней части, что позврляет распределить газовую фазу по объему аппарата. С целью интенсификации перфорированные радиальные патрубки барботажной систе.мы снабжены внешними перфорированными перегородками с прорезями, размещенными диаметрально перфорированному патрубку.и под углом к плоскости барботажной системы. На фиг.1 изображен барботер, общий вид; на фиг.2 - разрезы А-А, Б-Б и В-В на фиг., на фиг.З - барботажная система, общий вид. Устройство состоит из центральной подводящей трубы 1,к которой жестко прикреплены барботажные системы 2, размещенные по высоте аппарата 3 и состоящие из радиальных перфорированных патрубков 4, размещенных в одной плоскости, причем каждая последующая барботажная система повернута в своей плоскости относительно предыдущей. Барботажная система имеет в верхней части диафрагменный Элемент 5.. Перфорированные радиальные патрубки 4 барботажной системы 2 снабжены внешними диаметральными перфорированными перегородками 6

3li

с прорезями 7,- Перегородки установ-, : лены под углом к плоскости барботажной системы, для подачи газа и отвода жидкости служат штуцера 8 и 9.

Барботер работает следующим образом.

Таз поступает через штуцер 8 в центральную трубу и распределяется по барботажным системам 2. Установке барботажных систем поэтажно способ- ствует эффективному распределению газовой фазы по всему объему реакционной жидкости, что необходимо для проведения быстрых реакций в жидкой фазе, когда один из- реагентов, переходящий из газовой фазы, является хорошо растворимым. При этом газовый пузырь быстро обедняется по целевому компоненту на ограниченной высоте реакционного слоя и .распределение газа по высоте реактора обусловлено

,более эффективное использование всёто реакционного объема. Установка в верхней части барботажных систем, в центральной трубе 1, диафрагменных элементов 5 дает возможность производить заранее заданное распределение газовой фазы по барботажным системам.

Внутренний диаметр диафрагменного устройства для каждой бар ботаж- . ной системы расчитывается по известным зависимостям и выбирается исходя из условия равенства, гидра лического сопротивления каждой барботажной системы и высоты газожидкостного слоя над ней, а также из условий оптимального ведения процесса. Обычно для нижней барботажной системы внутренний диаметр диафрагменного устройства меньше, чем вышележащей,

В каждой барботажной системе газ распределяется по перфорированным патрубкам и через перфорацию в них барботирует в слой жидкости. При небольших расходах газовой фазы работают верхние отверстия перфорированного аатрубка, С увеличением расхода газовой фазы начинают работать

63154

и нижние отверстия. Это позволяет устройству эффективно работать в шиDOKOM диапазоне нагрузок,

Наличие перфорированных перегородок способствует тому,что струи газа, вытекающие через нижние отверстия перфорированного патрубка,поднимаются вверх вдоль плоскости перегородек,увлекая за собой жидкость; Газ частично

g барботирует через перфорацию в перегородке, а оставщаяся часть проходит через край перегородки с прорезями. Наличие прорезей в перегородке способствует более тонкому диспергиро, ваянию газа в жидкость.

Таким образом, наличие перегород. ки способствует не только более тонкому диспергированию газовой фазы и распределению газовой фазы в боль шем объеме жидкости, но и придает образующемуся газожидкостному потоку турбулентное вращательное движение, что значительно интенсифицирует реакционный процесс,.

5 Поскольку вышележащая барботажная система повернута относительно нижележащей, то основная часть вращающегося турбулизированного газожидкостного потока попадает на перфорированные пластины вьш1ележащей барботажной системы. Происходит обновление поверхности контакта фаз за счет укрупнения и последующего диспергирования пузырьков газа на перегородке,

5 Через этот же барботер поступает новая порция газа,-Газ, проходящий |через верхние отверстия.в перфора- 1ции патрубка, барботирует в слой жидкости под ним, а проходящий в

0 нижние отверстия смешивается с основным газожидкостным потокомi еще сильнее его турбулизируя, Далее процесс повторяется.

Таким образом, предложенная кон5 струкция барботера позволяет распределить газ во всем-объеме аппарата и обеспечивает эффективную турбулизацию газожидкостногр потока в широком даапазоне нагрузок.

/I-/I

ВВ

Б-Б

1. БАРБОТЕР ДЛЯ РЕАКЦИОННЫХ АППАРАТОВ, включающий центральную подводящую трубу с жестко прикрепленной барботажной системой, состоящей из радиальных перфорированных патрубков, размещенных в одной плос-. кости, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса контактирования газа и жидкостипри широком изменении диапазона нагрузок по газовой фазе за счет более эффективного распределения газа по объему аппарата и создания высокоразвитой поверхности контакта фаз, барботер снабжен дополнительными барботажными системами, установленными на подводящей трубепо высоте аппарата, причем каждая повернута в своей плоскости относительно предыдущей. 2. Барботер по п.1, отличающ и и с я тем, что каждая барботажная система снабжена диафрагменным элементом, размещенным в верхнейее части. З.Варботер по пп. 1 и 2, отли(Л чающийся тем, что перфорированные радиальные патрубки барботажной системы снабжены внешними диаметральными :перегородками, разме§ щенными под углом к плоскости барботажной системы. 4. Барботер по пп.1-3, о т л и ю ч а ю щ и и с я-тем, что перегородо со ки выполнены перфорированными с снабжены прорезями. СП