Газожидкостный реактор Советский патент 1989 года по МПК B01J10/00 

Изобретение относится к области химической технологии и может быть использовано в химической, пищевой, микробиологической и других отраслях промьшшенности.

Цель изобретения - повышение производительности реактора.

На фиг. 1 представлен реактор со змеевиком, продольный разрез; на фиг. 2 - реактор с теплообменным устройством в виде трубы с соплами, продольньш разрез.

В корпусе 1 реактора установлены штуцер 2 ввода и штуцер 3 вывода жидкой фазы, штуцер 4 ввода и штуцер 5 вывода газовой фазы. По оси реактора установлен вал 6 с мешалкой 7. Вал 6 жестко соединен с двигателем 8. Штуцер 4 ввода газа соединен с барботером 9, размещенным ниже мешалки 7. Bbmie мешалки 7 на оси реактора установлен блок усеченных полых конусов 10, которые с помощью штанг 11 крепятся к стенкам корпуса 1 .

На оси корпуса установлен змеевик 12, который через штуцера 13 и трубопроводы 14 соединяется с системой охлаждения или подогрева.

Для подачи холодного реагента внутрь корпуса 1 в центральной его части введен трубопровод 15 с соплами 16, направленными вдоль боковых поверхностей конусов 10 вниз. Трубопровод 15 соединен со штуцером 17. В зазорах между конусами установлены вертикальные перегородки 18, на внутренней поверхности конусов 10 установлены ребра 19.

Реактор работает следующим образом.

to

о

Жидкая фаза через штуцер 2 поступает в корпус 1, через штуцер 4 в барботер 9 поступает газовая фаза, которая проходит через сопла и засасывается вращающейся мешалкой 7 турбинного или лопастного типа, приводимой во вращение двигателем 8 через вал 6. Газожидкостньй поток отбрасывается к боковым стенкам корпуса 1, при этом большая часть газовых пузьфьков всплывала бы вдоль боковых стенок реактора, однако из- за наличия установленных на оси блока усеченных конусов 10 газожидкостный поток втягивается между конусами, при зтом значительная часть газовых пузырьков из периферийных областей поступает в центральную область реактора, что приводит к выравниванию концентрации пузырьков газа по всему поперечному сечению реактора. При этом путь движения газовых пузырьков удлиняется, так как значительная их часть перемещается от боковых стенок корпуса 1 к центральной части реактора, что приводит к увеличению времени пребьшания газовьк пузьфьков в реакторе. Следует отметить, что вдоль оси аппарата возникает мощное течение вниз к мешалке 7, которое создает мешалка 7. Из-за наличия этого течения интенсивность поступления газожидкостной среды в зазоры между конусами резко увеличивается, особенно между конусами, ближайшими к мешалке 7.

В предлагаемом реакторе большая часть потока засасывается в зазор между ближайшими к мешалке конусами 10, что приводит к тому, что на большом расстоянии от мешалки 7 распределение пузырей по поперечному сечению одинаково. Кроме того, пузырьки газа из периферийных областей попадают в центральную зону, в которой наблюдается интенсивное движение жидкости вниз, следовательно, подъем пузьфей еще больше замедляется, что приводит к еще большему увеличению времени пребывания пузырей в реакторе.

Готовый продукт отводится из реактора по штуцеру 3, а газы через штуцер 5. Для процессов, в которых происходит выделение или поглощение тепловой энергии, в реакторе установлен змеевик 12, при этом вследст

5

0

5

0

5

0

5

0

5

вие того, что змеевик 12 касается конических поверхностей, то на этих поверхностях также поддерживается температура, близкая к температуре змеевика 12 и, следовательно, тепло- обменная поверхность резко увеличивается. Кроме того, процесс теплообмена также интенсифицируется из-за наличия интенсивности движения га- зожидкостной среды между конусами 10. Нагревательный и охлаждающий агент в змеевик 12 вводится и выводится через штуцера 13 и трубопровод 14. Если в реактор вводится один из реагентов в охлажденном состоя- НИИ через штуцер 1/ в трубопровод 15 (фиг. 2) и далее через форсунки 16 данный реагент попадает на внутренние поверхности конусов 10 вдоль конусов, то интенсивность теплообмена резко возрастает, так как резко увеличивается площадь охлажденной поверхности. Кроме того, устраняются области локального перегрева или охлаждения и улучшается смешение реагентов.

Установка между конусами перегородок t8 позволяет погасить азимутальную скорость, что позволяет использовать предлагаемый реактор без отражательных перегородок, так как на оси реактора воронки не возникает (нет вращения жидкости на оси).

Установка выступов 19 на поверхностях конусов выступов позволяет частично погасить азимутальные скорости в центральной области и интенсифицирует теплообмен между конусами 10 и средой.

Таким образом, наличие системы усеченных конусов позволяет выровнять концентрацию пузырей газа по поперечному сечению реактора и увеличить время пребывания пузырей в аппарате, что приводит к увеличению выхода конечного продукта.

Формула изобретения

1. Газожидкостный реактор, содержащий корпус со штуцерами ввода и вывода газовой и жидкой фазы, размещенные внутри корпуса мешалку и барботер, соединенный со штуцером ввода газовой фазы, отличающий- с я тем, что, с целью повышения производительности, реактор снабжен блоком полых усеченных конусов, расположенных на оси корпуса выше мешалки на равном расстоянии друг от друга, при этом диаметры нижних оснований конусов уменьшаются сверху вниз.

2.Реактор по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен теп лообменным устройством.

3.Реактор по п. 2, отличающий с я тем, что теплообменное

устройство выполнено в виде змеевика, установленного вдоль оси реактора.

4.Реактор по п. 2, о т л и ч а- ю щ и и с я тем, что теплообменное устройство выполнено в виде трубы с соплами.

5.Реактор по пп. 1-, отличающийся тем, что на конусах установлены ребра.

Изобретение относится к газожидкостным реакторам и позволяет повысить производительность реактора. В реакторе выше мешалок установлен блок усеченных конусов, прикрепленных штангами к корпусу. На оси корпуса установлен змеевик, касающийся конусов. Змеевик через трубопроводы и штуцера соединен с системой подогрева или охлаждения. Внутрь корпуса может быть введен трубопровод для подачи холодного реагента с соплами, который касается блока конусов. Кроме того, в зазорах между конусами установлены вертикальные перегородки, а на внутренней поверхности конусов установлены ребра. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

ъ

Ц}цг.1

Ц}и г. г