Многофазный контактный аппарат Советский патент 1992 года по МПК B01D9/02 B01J19/00 

Изобретение относится к области конструкций контактных аппаратов, применяемых для проведения процессов в многофазных системах, и может быть использовано в химической, микробиологической и других отраслях промышленности для кристаллизации продуктов из растворов или в качестве химического реактора для систем газ-жидкость и газ-жидкость-твердое.

Известны контактные аппараты с газ- лифтной трубой и газораспределителем для кристаллизации продуктов из растворов, в которых интенсивное перемешивание достигается за счет эффекта газ-лифта. Однако такие аппараты представляют собой реактор полного перемешивания и могут обеспечить лишь одноступенчатую кристаллизацию. Они поэтому непригодны для процессов, в которых получаются мелкие кристаллы и требуется многостадийная постепенная кристаллизация.

Наиболее близкой к изобретению является конструкция многофазного контактного аппарата, состоящая из вертикального цилиндрического корпуса, верхняя часть которого соединена с сепаратором, а нижняя - с теплообменником. В цилиндрическом корпусе одна над другой установлены газлифтные трубы, разделенные кольцевыми перегородками, Теплообменник снабжен выносной циркуляционной трубой, в которой размещен газораспределитель. Газ через газораспределитель подается в циркуляционную трубу, при этом возникает интенсивная циркуляция раствора через трубу и теплообменник, обеспечивающая эффективное охлаждение жидкости (суспензии или реакционной смеси), котбрая затем вместе с газом поступает в цилиндрический корпус с газлмфтнымм трубами.

Недостатками известного многофазного контактного аппарата являются периодическая забивка теплообменника кристаллическим продуктом и сложность организации оптимальных для конкретного процесса теплового и гидродинамического режимов работы. Последнее обусловлено тем, что газ подается в одну точку при одной температуре, что исключает возможность регулирования температурного и гидродинамического режимов по высоте аппарата. Все это существенно снижает эффективность работы известного контактного аппарата.

Цель изобретения - повышение эффективности аппарата за счет создания гидравлически автономных зон.

Поставленная цель достигается тем, что в известном многофазном контактном аппарате, содержащем сепаратор, теплообменники, газораспределители, вертикальный корпус, в котором друг над другом установлены газлифтные трубы, разделенные кольцевыми перегородками, и выносную циркуляционную трубу, выходящую из сужающегося днища, газораспределители соединены с теплообменниками и размещены между нижними торцами газлифтных труб и перегородками, при этом корпус выполнен в виАе усеченного конуса, соединенного верхним большим основанием с сепаратором и малым - с цилиндрическим участксм, в верхнюю часть которого входит циркуляционная труба.

Существенными отличиями предложенного аппарата являются: размещение газораспределителей между нижними торцами газлифтных труб и перегородками и соединение их с теплообменниками; выполнение корпуса в виде усеченного конуса, соединенного верхним большим основанием с сепаратором и нижним с малым - с цилиндрическим участком, в верхнюю часть которого входит циркуляционная труба.

На чертеже изображен один из возможных вариантов исполнения предложенного многофазного контактного аппарата.

Аппарат содержит вертикальный, выполненный в форме усеченного конуса корпус 1, соединенный большим верхним основанием с сепаратором 2 и нижним малым - с цилиндрическим участком 3. Цилиндрический участок 3 нижним основанием соединен с сужающимся днищем 4, из которого выходит выносная циркуляционная труба 5. В трубе 5 размещен газораспределитель 6, и она входит в верхнюю часть цилиндрического участка 3. В корпусе 1 друг над другом установлены газлифтные трубы 7 и кольцевые направляющие перегородки 8. Между нижними торцами труб 7 и перегородками 8 расположены газораспределители 9, соединенные с теплообменниками 10.

Газораспределитель 6 соединен с теплообменником 11, Аппарат снабжен патрубками для подачи исходного раствора 2 и выгрузки продукта 13, а также патрубками вывода

газа 14.

Контактный аппарат в случае кристаллизации из растворов работает следующим образом: аппарат заполняется исходным раствором и через газораспределители 6, 9

0 подается газ, охлажденный в теплообменниках 10,11. При этом в аппарате возникает ряд гидравлически автономных циркуляционных зон: циркуляционный контур, включающий цилиндрический участок 3 с

5 циркуляционной трубой 5 и контуры между перегородками 8 с газлифтными трубами 7. Интенсивность циркуляции, а следовательно, и гидродинамический режим в каждой зоне регулируется подачей газа через соот0 ветствующий газораспределитель. Температурный режим в зонах регулируется температурой и количеством подаваемого газа. Таким образом, достигается постепенное понижение температуры поступающего

5 по патрубку 12 исходного раствора и рост кристаллов суспензии при ее перемещении по аппарату. Через патрубок 13 происходит выгрузка продукта-суспензии с заданным интервалом размеров кристаллов.

0Несмотря на увеличение потока по ходу

движения, средняя скорость его падает по высоте аппарата благодаря конусной форме корпуса 1, и он легко отделяется от жидкости в сепараторе.

5 Размещение газораспределителей между нижними торцами газлифтных труб и перегородками и соединение их с теплообменниками позволяют регулировкой гидро- ди намического и теплового режимов

0 создать оптимальные условия для роста кристаллов в аппарате, что повышает качество кристаллического продукта и упрощает дальнейшую технологию его выделения и сушки.

5 Предложенный контактный аппарат позволяет проводить процесс с замкнутым по теплоносителю-газу циклом. Для этого достаточно выходной газовый патрубок 14 через компрессор соединить с теплообмен0 никами 10,11. Для циркуляции в нижней зоне аппарата (в контуре 3-4-5) может также использоваться насос.

Преимущество предложенного многофазного контактного аппарата по сравнению с прототипом заключается в повышении эф5 фективности путем повышения качества продукта и надежности процесса.

Благодаря описанному выше расположению и соединению отдельных элементов конструкции (газораспределителей, теплообменников корпуса и циркуляционной трубы) исключаются инкрустация поверхностей и забивка аппарата кристаллами продукта. Этому способствует также использование в качестве теплоносителя газа.

Формула изобретения Многофазный контактный аппарат, содержащий сепаратор, соединенный с вертикальным корпусом, в котором друг над другом установлены газлифтные трубы, разделенные кольцевыми перегородками, выносную циркуляционную трубу, выходящую из сужающегося днищз, теплообменники и

0

газораспределители, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса кристаллизации за счет создания гидравлически автономных зон, вертикальный корпус аппарата выполнен цилиндро- коническим, состоящим из сужающегося вниз конического и расположенного под ним цилиндрического участков, газораспределители соединены с теплообменниками и размещены между нижними торцами газлифтных труб.и перегородками, при этом верхний конец циркуляционной трубы соединен с цилиндрическим участком корпуса.

Использование: кристаллизация продуктов при химических реакциях или кри2 сталлизация из растворов. Сущность изобретения: многофазный контактный аппарат содержит сепаратор, теплообменники и газораспределители. Сепаратор соединен с вертикальным корпусом. В корпусе друг над другом установлены газлифтные трубы. Циркуляционная труба выходит из днища корпуса. Корпус выполнен цилиндрокониче- ским. Цилиндрический участок корпуса расположен под сужающимся вниз коническим. Газораспределители соединены с теплообменниками и размещены между нижними торцами газлифтных труб и перегородками. Верхний конец циркуляционной трубы соединен с цилиндрическим участком корпуса. 1 мл.

6

13