Центробежный реактор Советский патент 1992 года по МПК B01D11/04 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к оборудованию для химических массообменных аппаратов, для проведения быстропротекающих экзотермических процессов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для проведения химических процессов в системах жидкость-жидкость. Данное устройство содержит корпус, вертикальный ротор, помещенный в корпус, устройство распределения по крайней мере одного компонента, установленное на роторе по оси корпуса и выполненное в виде тела вращения, контактные элементы, размещенные в роторе снаружи устройства для распределения и выполненные в виде змеевиков, устройства ввода и вывода компонентов.

Недостатками устройства являются неэффективное смешение компонентов и невозможность отвода газов, образующихся 8 ходе процесса. Указанные недостатки обусловлены тем, что смешение и взаимодействие компонентов происходит в контактных элементах, где перемешивание происходит только за счет турбулентности потока, а закрытый объем исключает возможность отвода выделяющихся газов.

Цель изобретения - интенсификация процесса

Это достигается тем, что в центробежном реакторе, содержащем корпус, устройство вывода компонентов, вертикально установленный ротор выполнен из приемной и буферной открытых камер, расположенных коаксиально и связанных гидродинамически перетоком в виде отборной трубки, на входе которой установлено устройство ввода компонентов, при этом приемная камера снабжена кольцевой перегородкой и устройством ввода компонентов, а буферная камера выполнена конической, ориентирована большим основанием вверх и снабжена сборником жидкости, Одновременно с этим ротор и переток снабжены рубашками и устройством ввода и вывода теплоносителя, сборник жидкости

сл С

vi сл

v4 4 О О

выполнен в виде отстойной камеры с раздельным выводом компонентов.

Вертикально установленный ротор, выполненный в виде коаксиально расположенных приемной и буферной камер, гидродинамически связанных перетоком в виде отборной трубйй, позволяет использовать энергию вращения для смешения компонентов. Для этого часть компонентов подается в Приемную камеру, где под действием центробежных сил распределяется кольцевым слоем по стенке камеры. Из этого кольцевого слоя, вращающегося с большой скоростью, неподвижная отборная трубка перетока отбирает часть жидкости, причем остальные компоненты пбйагатся непосредственно перед входом в отборную трубку. Таким образом отборная трубка захватывает компоненты, поданные в приемную камэру, и компоненты, поступающие непосредственно перед входом в заборную часть трубки, что позволяет избирательно смешивать компоненты.

Смешивание происходит за счет кинетической энергии потока, турбулизирован- ного на входе в отборную трубку. Степень смешения зависит от величины кинетической энергии потока, которая определяется частотой вращения ротора. Следовательно, возможно получение смесей с большой межфазной поверхностью, что позволяет интенсмфииировать процесс.

Кольцевая п-эр -ор дка приемной камеры препятствует 1еретеканию жидкости в буферную камеру, минуя переток, и позволяет получить кольцевой слой жидкости требуемой толщины.

Смешанный реагирующие компоненты поступают из перетока в буферную камеру, где под действием центробежных сил распределяются по конической поверхности в виде тонкой пленки. Это позволяет вести процесс в режиме реактора идеального вытеснения при высокой турбулентности потока.

Прореагировавшие компоненты поступают в сборник, откуда выводятся из ректора. Для разделения продуктов реакции на легкую и тяжелую фазы сборник жидкости выполнен в виде отстойной камеры с раздельным выводом фаз.

Для снижения температуры напряжений переток и ротор снабжены рубашками.

Открытые приемная и буферная камеры позволяютсвободно отводить образующиеся в ходе процесса газы.

На фиг.1 представлено устройство, об-; щий вид; на фиг.2 - то же, со сборником в виде отстойной камеры; на фиг.З - то же. с

устройством для поддержания температурного режима.

Устройство содержит корпус 1, в котором вертикально установлен ротор 2, выполненный из коаксиально установленных приемной 3 и буферной 4 камер, гидродинамически связанных перетоком 5. Последний выполнен в виде отборной трубки, на входе которой установлено устройство 6

0 подачи компонентов. Приемная камера 3 имеет кольцевую перегородку 7, а буферная камера 4 снабжена сборником 8 жидкости. Устройство также содержит закрепленные в корпусе 1 устройство 9 ввода компонентов

5 в приемную камеру 3 и устройство 10 вывода компонентов из сборника 8.

Для разделения продуктов реакции сборник 8 устройства выполнен в виде отстойной камеры, где установлены кольце0 вые перегородки 11, образующие расположенные рдна над другой камеры 12, в которых вместо устройства вывода компонентов установлЪны отборные трубки .закрепленные на корпусе.

5 Для поддержания температурного режима устройство (см.фиг.З) содержит установленные на перетоке 5 рубашку 14 с устройством 16 ввода-вывода теплоносителя, и на роторе 2 - рубашку 17, снабженную

0 устройством ввода 18 и вывода 19 теплоносителя, закрепленными на корпусе. При этом ротор 2 снабжен камерой 20. где установлено устройство 19 вывода.

Устройство работает следующим обра5 зом.

Часть компонентов устройством 9 ввода подается в приемную камеру 3 вращающегося ротора 2. Под действием центробежных сил компоненты заполняют

0 камеру кольцевым слоем, причем кольцевая перегородка 7 препятствует перетеканию компонентов в буферную камеру 4, минуя переток 5. Вход перетока захватывает часть жидкости из кольцевого слоя и направляет

5 ее в буферную камеру 4, Остальные компоненты устройством 6 ввода подаются непосредственно перед входом в переток и поступают в него с захватываемой частью жидкости. За счет большой скорости потока

0 и возмущений на входе в переток компоненты смешиваются. Смешанные компоненты вступают в буферную камеру 4, где под действием центробежных сил распределяются по конической поверхности тонкой пленкой.

5 Затем компоненты поступают в сборник 8, откуда выводятся устройством 10 вывода.

Если сборник 6 выполнен в виде отстойной камеры, то под действием центробежных сил поступающие компоненты разделяются на легкую и тяжелую фазы и

собираются с камерах 12, откуда выводятся отборными трубками 13.

Для снижения температурных напряжений в рубашки 14 и 17 подается теплоноситель, причем в рубашку 14 теплоноситель подается и выводится устройством 16. а в рубашкуТТтеплоноситель подается при помощи устройства 18 ввода и выводится из камеры 20 устройством 19 вывода.

Формула изобретения Центробежный рзгхтор, содержащий корпус, установленный § чем вертикальный ротор, выполненный и коаксиально распо0

5

ложенных приемной и буферной камер, устройства для ввода и вывода компонентов, отличающийся тем, что. с целью интенсификации процесса, он снабжен отборной трубкой, соединяющей приемную и буферную камеры, кольцевой перегородкой, установленной на верхнем торце приемной камеры, и сборником, расположенным в верхней части буферной камеры, при этом устройств для ввода компонентов соединено с входом отборной трубки, а буферная камеры выполнена конической и расположена большим основанием вверх.

Использование: в машиностроении, в частности к оборудованию для химических массообменных аппаратов, для проведения быстропротекающих экзотермических процессов. Сущность изобретения: реактор снабжен отборной трубкой, соединяющей приемную и буферную камеры, кольцевой перегородкой, установленной на верхнем торце приемной камеры, и сборником, рас- положеньым в верхней части буферной камеры, при этом устройство для ввода компонентов соединено с входом отборной трубки, а буферная камера выполнена конической и расположена большим основанием вверх.3 ил,

Фиг, f

17

16

11