Контактный аппарат Советский патент 1991 года по МПК B01J8/04 

Изобретение относится к реакторам. конкретно к реакторам для проведения сильно неизотермических реакций (экзо- и эндотермических) в жидкой, газовой или гетерогенной фазах, касается технического решения, обеспечивающего выравнивание профиля температуры реакционной смеси подлине контактного аппарата и может найти применение в химической, нефтехимической, биохимическом и фармацевтической промышленности

Целью изобретения является повышение выхода продуктов реакции и улучшение их качества за счет выравнивания профиля температуры потока реакционной смеси по длине контактного аппарата

На чертеже приведен контактный аппарат, общий вид.

Контактный аппарат состоит из цилиндрического корпуса 1 внутренней обечайки 2, концентрически расположенной относи тельно корпуса 1 и представляющей собой конус с сужением по ходу потока рекцион- ной смеси Для входа компонентов реакционной смеси в копьцевое пространство между цилиндрическим корпусом 1 и внутренней обечайюй 2 установлены патрубки 3 и 4 а для выхода патруббк 5

На корпусе 1 снаружи концентрически установлена внешняя обечайка б выполненная в виде конуса с расширением по ходу потока хладагента На внешней обе чайке 6 установлены патрубки 7 и 8 для входа и выхода хладз ента соответственно

Внутри внутренней конической обечайки 2 концентрически корпусу 1 установлена

|8 К

00

о

внутренняя обечайка 9 для хладагента, выполненная в виде конической трубки Филь- да с сужением по ходу потока хладагента так, что площадь кольцевого сечения между внутренней конической обечайкой 2 и конической трубкой Фильда увеличивается по ходу потока хладагента. Для входа хладагента в кольцевое пространство между внутренней конической обечайкой 2 и конической трубкой Фильда 9 установлен штуцер 10, а для выхода хладагента из конической трубки Фильда 9 установлен штуцер 11.

Во внешней 6 и внутренней 9 обечайках для хладагента установлены винтообразные перегородки 12 и 13, а в конической обечайке 2 - винтообразная перегородка 14. Винтообразные перегородки 12 - 14 имеют переменный шаг, возрастающий по ходу потоков реакционной смеси и хладагента. Патрубки 3 и 4 для входа компонентов реакционной смеси, патрубоТ 7 и штуцер 10 для входа хладагента установлены тангенциально в соответствии с направлением винтообразных перегородок 12 - 14. Контактный аппарат работает следующим образом.

Компоненты реакционной смеси подаются по патрубкам 3 и 4 в кольцевое реакционное пространство между корпусом 1 и внутренней конической обечайкой 2, а продукты реакции выходят через патрубок 5. Так как внутренняя коническая обечайка 2 выполнена с сужением по ходу потока реакционной смеси, то площадь кольцевого сечения между корпусом 1 и внутренней конической обечайкой 2 увеличивается по ходу потока реакционной смеси, а скорость потока уменьшается. Этому же способствует винтообразная перегородка 14 с переменным шагом, возрастающим по ходу потока реакционной смеси. Таким образом, на входе в реакционное пространство, где концентрации компонентов реакционной смеси наибольшие и, следовательно, наибольшее выделение тепла за счет химической реакции, скорость реакционной смеси также наибольшая и, следовательно, наибольший коэффициент теплоотдачи.

По мере движения реакционной смеси по реакционному пространству между корпусом 1 и внутренней конической обечайкой 2 концентрация компонентов реакционной смеси падает, одновременно уменьшается тепловыделение за счет химической реакции. Поскольку скорость потока реакционной смеси также уменьшается, то уменьшается и коэффициент теплоотдачи от реакционной смеси к корпусу 1. Для отвода тепла реакции по патрубку 7 подается хладагент в кольцевое пространство между внешней обечайкой 6 и корпусом 1. Хладагент движется прямотоком с реакционной смесью и отводится по патрубку 8. Так как

внешняя обечайка 6 выполнена конической с расширением по ходу потока хладагента. то скорость потока хладагента от входа к выходу уменьшается, а следовательно, уменьшается и коэффициент теплоотдачи:

0 от наибольшего значения на входе, где максимальное тепловыделение за счет химической реакции, до наименьшего на выходе, где минимальное тепловыделение за счет реакции. Этому же способствует винто5 образная перегородка 12 с переменным шагом, возрастающим по ходу потока хладагента.

Для отвода тепла от поверхности внутренней конической обечайки 2 в кольцевое

0 пространство между ней и конической трубкой Фильда 9 по штуцеру 10 прямотоком с реакционной смесью-подается хладагент, который выводится наружу по штуцеру 11. Коническая трубка Фильда выполнена с су5 жением по ходу потока хладагента так. что площадь кольцевого сечения между внутренней конической обечайкой 2 и конической трубкой Фильда 9 увеличивается, в связи с чем скорость потока хладагента

0 уменьшается и, как следствие, уменьшается коэффициент теплоотдачи от поверхности внутренней конической обечайки 2 к хладагенту. Этому же способствует винтообразная перегородка 13 с переменным шагом.

5 возрастающим по ходу потока хладагента. Кроме того, уменьшается сама поверхность теплопередачи по ходу потока реакционной смеси и хладагента.

Тангенциальная установка патрубков 3

0 и 4 для входа компонентов смеси.патрубка 7 и штуцера 10 для входа хладагента придает потокам вращательное движение в соответствии с направлением винтообразных перегородок, что снижает гидравлическое

5 сопротивление и предотвращает образование застойных зон.

Таким образом, в контактном аппарате на входе реакционной смеси, где тепловыделение за счет реакции наибольшее, коэф0 .фициенты теплоотдачи от реакционной смеси к теплопередающей поверхности и от нее к хладагенту и сами теплопередающие поверхности наибольшие. По мере движения реакционной смеси по контактному аппарату тепловыделение за счет реакции

5 падает, одновременно уменьшаются коэффициенты теплоотдачи и поверхность теплоотдачи. В результате достигается выравнивание профиля температуры потока реакционной смеси по длине контактного

аппарата, что обусловливает снижение доли побочных .кций и тем самым - повышение качества продуктов реакции.

Формула изобретения 1. Контактный аппарат, состоящий из цилиндрического корпуса и концентрических обечаек, имеющих патрубки для входа и выхода хладагента и реакционной смеси, внутренняя обечайка выполнена с сужением по ходу реакционной смеси, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода продуктов реакции и улучшения их, качества за счет выравнивания профиля температуры потока реакционной смеси по длине контактного аппарата, внешняя обечайка для хладагента выполнена в виде конуса с расширением по ходу потока хладагента.

2. Аппарат по п.1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что внутренняя обечайка для хладагента выполнена в виде конической трубки Фильда с углом конусности, большим угла конусности внутренней обечайки для реакционной смеси.

3. Аппарат по п. 1,отличающийся тем, что во внешней и внутренней обечайках для хладагента и в конической обечайке для реакционной смеси установлены винтообразные перегородки с переменным шагом, возрастающим по ходу потоков хладагента

и реакционной смеси, а патрубки подвода хладагента и реакционной смеси установлены тангенциально.

Изобретение относится к конструкции контактного аппарата, может найти применение в химической, нефтехимической, биохимической и фармацевтической отраслях промышленности и позволяет повысить выход продуктов реакции и улучшить их качество за счет выравнивания профиля температуры потока реакционной смеси по длине аппарата. Контактный аппарат включает корпус, в котором установлена внутренняя обечайка, выполненная в виде конуса с сужением по ходу реакционной смеси, внутри которой расположена внутренняя обечайка для хладагента, выполненная в виде конической трубки Фильда с сужением по ходу потока хладагента Кроме того, снаружи корпуса концентрически установлена внешняя обечайка выполненная в виде конуса с расширением по ходу потока хладагента, а во внешней и внутренней обечайках для хладагента и конической обечайке установлены винтообразные перегородки с переменным шагом, возрастающим по ходу потоков реакционной смеси и хладагента, при тангенциальном расположении патрубков для входа компонентов реакционной смеси и для хладагента 2 з п ф-лы. 1 ил