Реактор Советский патент 1985 года по МПК B01J19/00 

NU

ю

ел

со Изобретение относится к химическим реакторам и может быть использовано для проведения химических процессов в системах жидкость-твердое и жидкость-жидкость в случае протёкания реакций, сопровождающихся выделением газовой фазы, например, при получении дихлорангидридов ароматических дикарбоновых кислот взаимодействием тионилхлорида с нерастворяющейся в нем кристаллической кислотой, т.е. когда возникает.необходимость взвесить твердую фазу в ре акционной массе и перемешать ее. Известен аппарат для осуществлеНИЛ контакта между твердой и жидкой фазами, в котором механическое перемешивание осуществляется с помощью вращающегося вала, по высоте которого последовательно размещены ротор с циркуляционной трубой, на которой закреплена перфорированная перегородка,, вьтолненная в виде усеченного конуса., и диск с лопастями. Благодаря наличию перегородки твердая фа- за не препятствует работе диска и, таким образом, предотвращаются перегрузки и поломки Перемещающегося уст ройства D Недостатками аппарата с механическ перемешиванием являются энергоемкост сложность герметизации, особенно при наличии высокоагрессивных сред, и возможность попадания затворной .жидкости в реакционньй объем, что ве дет к загрязнению целевого продукта. Известен аппарат для контактирования в системе газ-жидкость, соде жащий вертикальньй цилиндрический корпус, установленную циркуляционную трубу, выполненную в виде свернутых в спираль профилированных поло закрепленньм на корпусе -привод регулирования ширины промежутков между витками спиралиС2 3. Недостатком этого аппарата являет ся низкая интенсивность процесса вза имодействия веществ из-за однонаправ ленного характера движения их во все промежутках между витками спирали, что ограничивает сферу и время их взаимодействия., . Известен аппарат для контак;тирова ния в системах газ-жидкость и жидкость-жидкость, содержащий вертикаль I ный цилиндрический корпус,установленную коаксиально цилиндрическую трубу выполненную в виде свернутых в спираль профилированных полос, закрепленный на корпусе привод регулирования ширины промежутков между витками спирали, в котором полосы вьшолнены трапецеидального или треугольного профиля, что способствует образованию локальных контуров рециркуляции реагентовСЗ . Однако суспендирование и равномерное распределение твердой фазы возможно только при подаче газа или другой жидкости извне, когда вследствие разности плотности фаз возникает циркуляция реакционной смеси. В противном случае аппарат будет работать с накоплением твердой фазы, в виду отсутствия циркуляции, что существенно снизит конверсию твердой фазы. Наиболее близким к изобретению является газлифтный аппарат,содер-; жащий цилиндрический корпус, барботе), патрубки для ввода и вывода продуктов и центральную трубу, по высоте которой вьтолнены окна, а аппарат снабжен размещенными в них вдоль оси корпуса чередующимися обтекателями, выполненными в виде тел рращения C4l. Однако этот аппарат эффективно работает только при подаче газа извне. Если необходимо суспендировать твердую фазу за счет газа, выделяющегося в процессе реакции,то так как эта конструкция создана для,рнижения продолГного перемещенщг, то нижняя секция будет работать как простая барботажная колонна и в ней будет накапливаться твердая фаза, в результате чего реакция может прекратиться, что приведет к ухудшению работы аппарата. Подача же газа извне ведет к дополнительным энергозатратам, так как при сатурации подаваемого газа необходимо подводить дополнительное тепло, а также к созданию установки получения газа. Недопустимость введения инертных газов может быть связана с технологией. Например, при получении дихлорангидридов ароматических дикарбоновых кислот при взаимодействии терефталевой кислоты с хлористым тионилом вьщеляются хлористьй водород и сернистьй,ангидрид. Введение инертного газа значительно усложняет дальнейшее разделение реакционных газов. Цель изобретения - интенсификация процесса массообмена и равномерное 3 распределение твердой фазы по реакци онному объему в реакциях, сопровождающихся вьщелением газа, без подачи газа извне. Поставленная цель достигается тем, что в колонном аппарате, содержащем цилиндрический корпус, патрубки ввода и вывода реагентов, патрубок вывода газа и коаксиально установленную циркуляционную трубу,цирк ляционная труба снабжена усеченными конусами, установленнь ми с внешней или внутренней ее стороны, одно из оснований которых крепится к циркуляционной трубе, а другое свободно размещено меяаду корйусом реактора и трубой или внутри трубы, и газоотводными отверстиями, расположенными под линией крепления конусов к циркуляционной трубе. На фиг.1 представлен реактор с центральной трубой, имеющей по всей длине усеченные конуса с наружной стороны, и гидродинамической картиной движения газожидкостных потоков,на фиг.2 - то же,с усеченными кону сами размещенными с внутренней стороны центральной трубы. Реактор содержит цилиндрический корпус 1, коаксиально установленную центральную трубу 2, газосборные ка меры 3, образованные поверхностью центральной трубы 2 и коническими обечайкам 4, присоединенными к тру бе 2, газоотводные отверстия 5, тех нологические патрубки для ввода про дуктов 6 и вывода жидких 7 и газооб разных 8 продуктов. В верхней части газосборных камер .3 в центральной трубе размещены отверстия 5 для пр хода парогазовой фазы из кольцевого зазора 9 во внутрь трубы 2 при наружном расположении газосборных к мер (фиг.1), или из трубы 2 в кольцевой зазор 9 при внутреннем расположении газообразных камер (фиг.2 Площадь сечения для прохода потока газонаполненной реакционной массы в сечениях 10, наиболее суженных га сборными камерами 3, выбирается с таким расчетом,, чтобы скорость потока несколько превьш1ала скорость всплы ия газовых пузырей. Реактор работает следующим образом. Аппарат заполняется исходной сус пензией (или смесью плохо растворимых друг в друге жидкостей), при . 94 этом создаются условия, необходимые для протекания реакции, сопровождающейся выделением газовойфазы. По фиг.1 парогазовая смесь, образующаяся в центральной трУбе выходит из нее и через патрубок 8 покидает реактор. Парогазовая смесь, образующаяся в кольцевом зазоре 9, частично попадает в конические газосборные камеры 3 и начинает поступать во внутрь центральной трубы 2 через отверстия 5. В результате этого плотность газонаполненной жидкости внутри трубы 2 снижается и возникшая разность плотностей в трубе 2 и кольцевом зазоре 9 приводит к интенсивному и направленному движению газонаполненной жидкости вверх по центральной трубе 2, на выходе из которой газожидкостной поток дегазируется: газовая фаза устремляется к патрубку 8, а жидкость, практически не содержащая газовых пузырей, поступает в кольцевой зазор 9 и движется по нему вниз. В результате реакции, сопровождающейся вьщелением газа, в этом потоке вновь образуются парогазовые пузырьки, которые увлекаются потоком вниз через суженное сечение 10. Далее площадь сечения для прохода потока реакционной массы резко увеличивается, что приводит к снижению скорости потока до скоростей ниже скорости всплытия пузырьков газа. В пространстве под конусом происходит всплытие парогазовых пузырьков, которые через отверстия 5 nocTynaioT во внутрь центральной трубы. Таким образом, 60-95% парогазовой смеси, образующейся в кольцевом зазоре 9, поступает в центральную трубу 2 через газосборные камеры 3 и отверстия 5. Возникающая при этом разность, плотностей потоков в кольцевом зазоре 9 и центральной трубе 2 более чем достаточна для обеспечения необходимой интенсивности циркуляции. Во втором варианте устройства (фиг.2) газосборные камеры 3 размещены внутри центральной трубы 2. В этом случае реактор работает так же как и в первом ва.рианте, только с той разницей, что изменяется направление циркуляции потока внутри реактора: по кольцевому зазору 9 поток движется вверх, а по центральной трубе 2 - вниз. Первый вариант исполнения газосборных камер предпочтительнее при

РЕАКТОР, содержащий цилиндрический корпус, патрубки ввода и вывода реагентов, патрубок вывода газа и коаксиально установленную цир куляционную трубу,о тличающийся тем, что, с целью интенсифи-. кации процесса массообмена и равномерного распределения твердой фазы в реакциях, сопровождающихся вьщелением газа, циркуляционная труба снабжена усеченными конусами, установленными с внешней или внутренней ее стороны, одно из оснований которых крепится к циркуляционной трубе, а другое свободно размещено между кор- . со пусом реактора и.трубой или внутри трубы, и газоотводными отверстиями,(Л расположенными под линией крепления конусов к циркуляционной трубе.