Газожидкостный химический реактор Советский патент 1991 года по МПК B01J19/18 

Изобретение относится к конструкции аппаратов для ведения химических реакций в гетерогенных средах и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства.

Целью изобретения является повышение эффективности работы реактора и обеспечение полного срабатывания газообразного реагента за счет создания в аппарате зон идеального смешения по газожидкостной смеси и идеального вытеснения по жидкости.

, На черетеже показана принципиальная схема реактора.

Аппарат содержит корпус 1 с крышкой 2, цилиндрическую обечайку 3, трубные решетки 4, в которых закреплены циркуляционные трубы верхней 5 и нижней б секций, барботажные трубы верхней 7 и нижней 8 секций, эжектор 9, штуцер 10 отбора жидкости, перекрытый кольцевым элементом 11 типа перевернутого переливного порога, насос 12, циркуляционный трубопровод 13, штуцеры подвода газового реагента 14 и жидкого реагента 15, штуцер 16 вывода нереагирующих газов, штуцер 17 вывода жидкости, сливной штуцер 18, штуцеры 19 ввода и вывода хладагента.

Аппарат работает следующим образом.

Жидкий реагент подается непрерывно или периодически через штуцер 15. Через штуцер 14 подается газовый реагент. Газ скапливается под нижней трубной решеткой 4 и поступает в барботажные трубы 8

ОON О VI

ю

00

нижней секции, где смешивается с жидкостью. Из-за разности плотностей газожидкостной смеси, находящейся в циркуляционной трубе 6 той же секции, в нижней секции аппарата обеспечивается циркуляция реакционной смеси. Газожидкостная смесь, выходящая из барботажных труб 8 нижней секции, поступает в цилиндрическую обечайку 3, где происходит сепарация газа. Газ скапливается под нижней трубной решеткой 4 верхней секции и затем поступает через боковые отверстия в бар- ботажные трубы 7 верхней секции, увлекает из обечайки 3 с собой часть жидкости, подсасывая ее через нижние срезы барботаж- ных труб 7. Газ-жидкость в режиме прямоточного идеального вытеснения по барботажным трубам 7 поступают в верхнюю трубную решетку 4 верхней секции, где снова происходит их сепарация. Жидкость через штуцер 17 выводится из реактора, а газ при помощи эжектора 9 струей жидкости захватывается в циркуляционную трубу 5 верхней секции, по которой вместе с жидкостью поступает в циркуляционную трубу 6 нижней секции, смешивается с циркулирующей в ней жидкостью и поступает в виде газожидкостной смеси в пространство между нижней крышкой 2 и нижней трубной решеткой 4 нижней секции, где снова происходит сепарация гаэожидкостной смеси.

Часть отсепарированной в обечайке 3 жидкости через нижний срез кольцевого элемента 11 поступает в штуцер 10 отбора жидкости. Из штуцера 10 жидкость по циркуляционному трубопроводу 13 поступает в насос 12 и нагнетается им на вход эжектора 9, чем обеспечивает захват газа из пространства под верхней крышкой 2.

Нереагирующие газы выводятся из реактора через штуцер 16. Опорожнение реактора осуществляется через штуцер 18.

Выделяющаяся в ходе реакции теплота отводится хладагентом, подаваемым через штуцеры 19 в межтрубное пространство верхней и нижней секций реактора, при этом трубы 5-8 служат теплообменными элементами.

В реакторе создается внешний контур циркуляции по жидкости (штуцер 10, циркуляционный трубопровод 13, насос 12, эжектор 9, циркуляционные трубы 5 и 6, барботажные трубы 8, обечайка 3) и внутренний контур циркуляции по жидкости (барботажные 8 и циркуляционные трубы 6 нижней секции). Это обеспечивает режим идеального смешения по жидкости и по газожидкостной смеси в нижней секции реактора.

В верхней секции реактора обеспечивается режим идеального вытеснения по жидкости в прямотоке с газом. Сочетание режимов смешения м вытеснения по жидкости с рециркуляцией газа, обеспечиваемой эжектором, позволяет повысить эффективность работы реактора при обработке труднорастворимых газов. Степень превращения жидкого реагента на выходе из реактора также повышается, так как выход его производится после ступени идеального вытеснения ; что практически исключает попадание в выводной штуцер 17 непрореагировавшего жидкого компонента.

Установка в цилиндрической обечайке 3 кольцевого элемента 11 типа перевернутого переливного порога, который перекрывает штуцер 10 отбора жидкости, способствует равномерному отбору жидкости по периметру обечайки и исключает образование направленного в сторону штуцера 10 поперечного потока жидкости. Расположение верхних концов барботажных труб 8 нижней секции выше нижнего среза кольцевогоэлемента 11 препятствует попаданию газовых пузырей в штуцер 10 отбора жидкости и, следовательно, в насос 12, что обеспечивает его устойчивую работу. Расположение нижнего среза циркуляционной трубы 5 верхней

секции ниже верхнего среза циркуляционной трубы 6 нижней секции препятствует выходу газожидкостной смеси из трубы 6 в обечайку 3. Обладая высокой скоростью (1- 3 м/с), газожидкостный поток, выйдя из трубы 5, движется под действием скоростного напора по циркуляционной трубе 6 в пространство под нижней трубной решеткой 4 нижней секции, подсасывая одновременно жидкость из обечайки 3 и способствуя ее

циркуляции в нижней секции.

Формула изобретения Газожидкостный химический реактор, содержащий корпус с крышками, трубные

решетки с установленными в них циркуляционными и барботажными трубами, нижние концы которых имеют отверстие для входа газа, насос с циркуляционным трубопроводом и технологические штуцеры,

отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности работы реактора и обеспечения полного срабатывания газообразного реагента путем создания в аппарате зон идеального смешения по

газожидкостной смеси и идеального вытеснения по жидкости, он снабжен дополнительной секцией с трубными решетками, установленными в них циркуляционными барботажными трубами и размещенными между ними сепарационной камерой с кольцевым элементом и штуцером отвода жидкости, при этом верхние концы циркуляционных труб каждой из камер выполнены в виде эжектора, верхние концы барботажных труб нижней секции расположены вы- 5 одним концом к штуцеру в цилиндрической ше нижней кромки кольцевого элемента, а обечайке, а другим к эжектору.

нижний срез циркуляционной трубы верхней секции расположен ниже верхнего среза циркуляционной трубы нижней секции, циркуляционный трубопровод присоединен

Изобретение относится к конструкции аппаратов для ведения химических реакций в гетерогенных средах, может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства и позволяет повысить эффективность работы и обеспечить полное срабатывание газообразного реагента за счет создания в аппарате зон "идеального смешения" по газожидкостной смеси и "идеального вытеснения" по жидкости. Реактор выполнен из двух секций, разделенных цилиндрической обечайкой, и снабжен эжектором, который установлен над циркуляционной трубой верхней секции. Цилиндрическая обечайка снабжена штуцером отбора жидкости, перекрытым внутри обечайки кольцевым элементом типа перевернутого переливного порога. Верхние концы барботажных труб нижней секции расположены выше нижней кромки кольцевого элемента, а нижний срез циркуляционной трубы верхней секции расположен ниже верхнего среза циркуляционной трубы нижней секции, циркуляционный трубопровод присоединен одним концом к штуцеру в цилиндрической обечайке, а другим к эжектору. 1 ил.

П

15