Газожидкостный реактор Советский патент 1991 года по МПК B01D3/30 

Аппарат состоит из разъемного корпуса 1, снабженного патрубками для подвода газа 2, для отвода прореагировавшего газа 3 и жидкого продукта 4 и кольцевой камерой 5, например, полуторообразной формы. Во внутренней полости разъемного корпуса 1 на приводном валу 6 смонтировано роторное перемешивающее устройство 7, снабженное кольцевыми перфорированными по концентрическим окружностям перегородками 8, роль которых частично выполняют и перемычки 9 роторного перемешивающего устройства 7.

В разъеме корпуса 1, между роторным перемешивающим устройством 7 и кольцевой камерой 5 смонтирована стационарная перфорированная перегородка 10, имеющая патрубок 11 для подвода жидкости и кольцевую проточку 12 с радиальными отверстиями 13 в пазах 14. Роторное перемешивающее устройство 7 снабжено с торца, контактирующего с кольцевой камерой 5, циркуляционными 15, нагнетательными 16 и переточными 17 каналами, а с другого торца - сепарационными камерами 18 и в центре газовсасывающей камерой 19, соединенной с газоподводящим патрубком 2 и сепарационными камерами 18. Кольцевые, перфорированные по концентрическим окружностям перегородки 8 и перемычки 9 роторного перемешивающего устройства 7 имеют перфорацию в виде расположенных под углом каналов 20 и 21, направленных выходами в сторону вращения роторного перемешивающего устройства 7.

Газожидкостной реактор рекомендуется снабдить трубопроводной обвязкой 22, предусматривающей многократную частичную или полную циркуляцию газа через аппарат, например, по схеме, приведенной на фиг.1.

Газожидкостной реактор работает следующим образом.

Рото рное перемешивающее устройство 7 приводится во вращение от приводного вала 6. При этом в газовсасывающей камере 19 за счет действия центробежных сил в нагнетательных каналах 16 создается разрежение.

Газ, например, хлор, засасывается из трубопроводной обвязки 22 через патрубок 2 в газовсасывающую камеру 19 и поступает в нагнетательные каналы 16. Здесь газ, двигаясь к периферии роторного перемешивающего устройства 7, сжимается и при совпадении пазов 14 перфорированной перегородки 10с выходом из нагнетательных каналов 16 выбрасывается в кольцевую камеру 5. В пазах14 скорость потока возрастает, давление падает. В результате этого,

в кольцевую камеру 5 эжектируется жидкость, например расплавленный фенол, подаваемый через патрубок 11 и распределяемый кольцевой проточкой 12 по

радиальным отверстиям 13.

Полуторообразные стенки кольцевой камеры 5 отбивают поток по направлению к входу в циркуляционные каналы 15 и переточные каналы 17. Циркуляционные каналы

0 15 роторного перемешивающего устройства 7 нагнетают своими стенками газожмдко- стную, крупнодисперсную фракцию и при совпадении их каналов с пазами 14 выбрасывают порциями в кольцевую камеру 5 на

5 рециркуляцию. Одновременно в осевом зазоре между роторным перемешивающим устройством и стенками стационарной перфорированной перегородки 10 и в ее пазах 14 создаются гидроакустические колебания

0 и микровихри, которые совместно с механическим воздействием стенок роторного перемешивающего устройства 7 осуществляют тонкое гомогенное диспергирование газожидкостного потока (практиче5 ски до туманообразного состояния). В кольцевой камере 5 возникает кольцевой вихрь, периферийные крупнодисперсные слои которого поступают постоянно на рециркуляцию, а затем (в частично отсепари0 рованном виде) в переточные каналы 17. В них же поступают и центральные тонкодиспергированные частицы закрученного а кольцевой вихрь потока (фиг.2). В переточ5 ных каналах 17 происходит сжатие тумано- образной среды и повышение ее концентрации, что ведет к укрупнению жидких, прореагировавших с газом, частиц. Далее эта рабочая среда вылетает через

0 каналы 20 и дросселируется в сепарацион- ных камерах 18. Давление и температура потока падают, частицы конденсируются, укрупняются. Тангенциальная скорость потока по мере приближения к оси сепараци5 онных камер 18 возрастает (за счет сохранения момента количества движения). Следовательно, будет возрастать и центробежная сила, которая будет отбрасывать выносимые потоком частицы жидкости к

0 периферии, т.е. в сепарационных камерах (одной или нескольких) будет осуществляться четкое разделение газожидкостного потока на жидкость и газ. Жидкость, в данном случае расплавленный хлорфенол, будет от5 водиться через патрубок 4 к потребителям, а пары соляной кислоты и остаточный хлор (абгаз) могут направляться на повторную реакцию в газовсасывающую камеру 19 или на дальнейшую обработку в патрубок 3.

Газожидкостный реактор может работать в качестве дегазатора разделителя, например,, для отделения жидкости от газа или жидкости. В этом случае дегазируемая или сепарируемая жидкость подается через патрубок 2 в газовсасывающую камеру 19, а из нее по нагнетательным каналам 16 в кольцевую камеру 5. При прохождении пазов 14 стационарной перфорированной перегородки 10 она диспергируется и закручивается стенками кольцевой камеры 5 в кольцевой вихрь. Далее продиспергиро- ванный и подвергнутый гидроакустическому воздействию в пазах 14 поток поступает в циркуляционные каналы 15 и в переточные каналы 17. Здесь жидкость сжимается и выбрасывается с высокой скоростью за счет избыточного давления и окружной скорости роторного перемешивающего устройства 7 в сепарационные камеры 18. В сепарационных камерах 18 тангенциальная составляющая жидкостного потока по мере приближения его к оси сепарационных камер возрастает, давление падает, жидкость вскипает и разделяется на легкие и тяжелые фракции и пары жидкости отводятся по патрубку 3, а тяжелые и обезгаженные периферийные слои жидкости - по каналу 21 и патрубку 4 к потребителю.

Газожидкостный реактор может работать в качестве диспергатора-классифика- тора. В этом случае рабочая среда, например газ - твердое тело или жидкость - твердое тело обрабатывается по схеме работы роторного газожидкостного реакто- ра-тепломассообменного устройства или по схеме дегазатора-разделителя с последующим разделением продукта в сепарационных камерах на твердую фазу, отводимую через патрубок 4, и более легкую фазу, отводимую через патрубок 3. При этом процесс диспергирования происходит в кольцевой камере 5 за счет циркуляции, механического истирания твердых частиц и их разрушения в осевом зазоре между роторным перемешивающим устройством и стационарной перфорированной перегородкой 10, а также за счет гидродинамического воздействия на частицы с последующим их выбросом в сепарационные камеры 18. Здесь дисперсия подвергается классификации на более тонкую фракцию, выносимую с потоком через патрубок 3, и крупнодисперсную фракцию, удаляемую через патрубок 4. Роторный газожидкостный реактор может работать и по известной схеме, т.е. когда жидкости много, а газа мало. В этом случае жидкость подается через патрубок 2, а газ - в патрубок 11. При этом вытекающая из нагнетательных каналов 16 жидкость эжек- тирует газ, поступающий из радиальных отверстий 13 в кольцевую камеру 5. Далее

смесь закручивается в кольцевой камере 5 в кольцевой вихрь, получает новый импульс давления в циркуляционных каналах 15, выбрасывается в виде пульсирующего потока 5 через пазы 14 вновь в кольцевую камеру 5. поступает в переточные каналы 17 и разделяется на жидкость и абгаз в сепарационных камерах 18. При этом кольцевой вихрь в кольцевой камере 5 не будет раскручи- 10 ваться роторным перемешивающим устройством 7, так как пазы 14 на входе и выходе гасят стенками стационарной перфорированной перегородки 10 окружную скорость кольцевого вихря. Следовательно, в кольце- 15 вой камере 5 не возникает кольцевого жидкостного затвора, так как отсутствует центробежная сила, его вызывающая. Проведенные эксперименты подтверждают сказанное, что позволяет не устанавливать в 0 кольцевой камере 5 полукруглые радиальные перегородки для гашения окружной скорости кольцевого вихря, совпадающей с окружной скоростью роторного перемешивающего устройства 7. Это упрощает конст- 5 рукцию, расширяет сферу применения роторного газожидкостного реактора и делает его работу надежной.

Во всех случаях и схемах работы наличие пазов 14 на входе и выходе кольцевой 0 камеры 5 создает гидроакустическое и кави- тационное воздействие на циркулирующий в кольцевой камере 5 и каналах 15-17 роторного перемешивающего устройства 7 лоток. Это обеспечивает равномерное и тонкое 5 диспергирование взаимодействующих (жидких, твердых и газообразных) сред друг в друге, что на два - три порядка увеличивает поверхность контакта взаимодействующих фаз.

0 Технико-экономическая эффективность изобретения заключается в использовании большого числа физических эффектов и глубины их использования, а именно механическое разрушение (истирание, удар), 5 центробежные силы (поле, давление, разряжение); колебания (гидродинамические, гидроакустические); кавитация. Все эти факторы совместно с известными (смешение, турбулизация, пленочный эффект, эффект 0 увеличения поверхности контактирующих фаз и т.д.) позволяют осуществлять тонкое гомогенное диспергирование небольших объемов жидкости в больших обьемах газа и, следовательно, высокую интенсивность 5 тепломассообмена, а также качественное последующее разделение продуктов реакции.

Годовой экономический эффект от использования изобретения около 15 тыс. руб.

на один аппарат, производительность 5 6

м3/ч

Формула изобретения 1 Газожидкостный реактор, содержащий корпус, расположенные в нем кольцевую камеру, соединенную с патрубком ввода газа, кольцевые перфорированные по концентрическим окружностям перегородки, соединенные с валом, и перфорированную перегородку, смонтированную между роторным перемешивающим устройством и кольцевой камерой, отличающийся тем, что, с целью интенсификации тепломассообмена путем тонкого гомогенного диспергирования небольших обьемов жидкости в больших объемах газа и последующего их четкого- разделения, перфорированная перегородка снабжена кольцевой проточкой с радиальными отверстиями в пазах, а роторное перемешивающее устройство снабжено с торца, контактирующего с кольцевой камерой, циркуляционными, нагнетательными и переточными каналами, а с другого торца - сепарационными камерами и в центре газо- всасывающей камерой, соединенной с патрубком ввода газа и сепарационными камерами.

2. Реактор по п. 1,отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса сепарации, кольцевые перегородки, соеди- 5 ненные с валом, имеют перфорацию в виде расположенных под углом каналов, направленных выходами в сторону вращения роторного перемешивающего устройства.

0

Изобретение относится к химическому и нефтяному машиностроению и представляет собой роторный газожидкостный реактор, предназначенный для насыщения газов жидкостями и тепломассообмена между ними. Изобретение может применяться в пищевой, биологической, лакокрасочной и других отраслях промышленности. Целью изобретения является интенсификация тепломассообмена за счет тонкого гомогенного диспергирования небольших объемов жидИзобретение относится к химическому и нефтяному машиностроению и представляет собой роторный газожидкостный реактор, предназначенный для насыщения газов жидкостями и тепломассообмена между ними. Цель изобретения - интенсификация тепломассообмена за счет тонкого гомогенного диспергирования небольших объемов жидкости в больших объемах газа и последующего их четкого разделения. кости в больших объемах газа и последую щего их четкого разделения. Газожидкостный реактор содерх ит корпус, расположенные в нем кольцевую камеру, соединенную с патрубком ввода газа, кольцевые перфорированные по концентрическим окружностям перегородки, соединенные с валом, и стационарную перфорированную перегородку, смонтированную между роторным перемеривающим устройством и кольцевой камерой Перфорированная перегородка имеет кольцевую проточку с радиальными отверстиями в пазах. Роторное перемешивающее устройство снабжено с торца, контактирующего с кольцевой камерой, циркуляционными, нагнетательными и переточными каналами, а с другого торца - сепарационными камерами и в центре газовсасывающей камерой, соединенной с газоподводящим патрубком и сепарационными камерами. Соединенные с валом кольцевые перфорированные по концентрическим окружностям перегородки имеют перфорацию в виде расположенных под углом каналов, направленных выходами в сторону вращения роторного перемешивающего устройства. 1 з.п. ф-лы, 6 ил. На фиг.1 схематически изображен роторный газожидкостный реактор и схема его обвязки; на фиг.2 - то же, продольный разрез; на фиг.З - разрез А-А на фиг.2; на фиг.4 - разрез Б-Б на фиг 2; на фиг.5 - разрез В-В на фиг.2; на фиг.6 - роторное перемешивающее устройство с несколькими перфорированными по концентрическим окружностям перегородками и сепарационными камерами. (Л 00 со оо О

22

б I 4 t

Пл

. Фи2.2

$

0881891

Составитель С. Баранова иг 6 Редактор Н. Лазоренко Техред М.МоргенталКорректор И. Муска

20