Реактор Советский патент 1992 года по МПК B01J19/18 

Изобретение относится к области химического машиностроения, в частности к конструкциям реакторов в системе жидкость - твердое тело.

Цель изобретения - интенсификация процесса за счет постоянной циркуляции смеси реагентов по высоте.

На фиг.1 изображен общий вид реактора; на фиг,2 - вид А на фиг. 1; на фиг.З - вид Б на фиг.1; на фиг.4- сечение В-В на фиг.З.

Реактор содержит корпус 1, вал 2, установленный с возможностью вращения, на конце 3 которого жестко закреплен перемешивающий элемент 4, реакционную камеру 5 в виде кассеты и насос 6 с всасывающим патрубком 7. Корпус 1 разделен на две рабочие камеры 8 и 9, которые могут быть и разного размера, стенкой 10, в которой и установлен вал 2. Каждая рабочая камера снабжена крышкой 11 со штуцером 12 для ввода и вывода газообразных продуктов и штуцером 13 для отвода жидких реагентов.

Реакционная камера 15 и перемешивающий элемент 4 расположены в рабочей камера 8 корпуса 1, а рабочая камера 9

корпуса 1 дополнительно снабжена перемешивающим элементом 14, размещенным на противоположном конце 15 вала 2, реакционной камерой 16 в виде кассеты и насосом 17 с всасывающим патрубком 18. Всасывающие патрубки 7 и 18 насосов 6 и 17 связаны соответственно с заборными штуцерами 19 и 20 камер 8 и 9 корпуса 1.

Привод насосов 6 и 17 осуществляется от двигателя 21. Каждая реакционная камера 5 и 16 выполнена в виде кассеты, имеющей сетчатый каркас 22, причем перемешивающие элементы 4 и 14 расположены внутри каркасов 22 соответствующих кассет 5 и 16 с возможностью вращения относительно этих каркасов 22. Каркасы 22 кассет 5 и 16 снабжены треугольными лопатками соответственно 23 и 24, которые направлены в противоположные по отношению одна к другой стороны Каркас 22 кассеты 5 кинематически связан с перемешивающим элементом 14 кассеты 16, а каркасы 22 кассеты 16, в свою очередь, кинематически связаны с перемешивающим элементом 4 кассеты 5. Выходные патрубки

VJ

О

о

4 00

N

25 и 26 насосов 6 и 17 связаны трубопроводами с соответствующими соплами 27 и 28, расположенными напротив треугольных лопаток 23 и 24 кассет 5 и 16, расположенных в соответствующих рабочих камерах 8 и 9 корпуса 1,

Каркас 22 каждой кассеты 5 и 16 состоит из жесткой обечайки 29, обтянутой сеткой, и двух съемных боковых стенок 30, которые крепятся к обечайке 29 в рабочем положе- -. , например, с помощью болтов. Боковые стенки 30 снабжены с наружной стороны радиально расположенными прямоугольными ребрами 31 и также обтянуты сеткой. Перемешивающие элементы 4 и 14 выполнены в виде втулок 32 с жестко закрепленными на них лопастями 33. Концы втулок 32 размещены с возможностью вращения в ступицах 34 боковых стенок 30 каркасов 22 кассет 5 и 16.

Вал 2 установлен с возможностью вращения на подшипниках 35 в трубе 36, которая, в свою очередь, установлена с возможностью вращения на подшипниках 37 в ступице 38, жестко закрепленной в стенке 10 корпуса 1, разделяющей его на две рабочие камеры 8 и 9. Подшипники 37 закрыты по торцам ступицы 38 крышками 39, а подшипники 35 закрыты по торцам трубы 36 крышками 40. Конец трубы 36, размещенный в камере 8, в которой перемешивающий элемент 4 посажен на конце 3 вала 2 на шпонке 41 и закреплен от осевого сме- - щения кольцом 42 со шплинтом 43, снабжен жестко закрепленным на нем с помощью штифтов 44 диском 45. А конец 15 вала 2 в камере 9 корпуса 1 снабжен съемным диском 46, посаженным на квадратном хвостовике 47 конца 15 вала 2 и зафиксированном в рабочем положении кольцом 48 со шплинтом 49.

Перемешивающий элемент 14 в камере 9 жестко установлен посредством шпонки 50 на втулке 51, которая размещена с возможностью вращения на конце 15 вала 2 и зафиксирована от осевого смещения пружинным кольцом 52. Втулка 51 снабжена на торце кулачками 53, взаимодействующими с ответными кулачками, выполненными на торце одной из крышек 40, жестко закрепленной болтами на торце трубы 36. Диск 45 на конце трубы 36 и диск 46 на конце 15 вала 2 снабжены радиальными боковыми пазами 54 по числу радиальных ребер 31 на боковых стенках 30 каркасов 22 кассет 5 и 16 соответственно и имеют возможность при работе взаимодействовать с этими боковыми ребрами 31 обращенных к ним боковых стенок 30 каркасов 22 кассет 5 и 16. В случае необходимости в кассеты 5 и 16 вместе с

твердой фазой 55 могут загружаться и мелющие тела (на фиг. не показаны), чтобы имело место при работе реактора измельчение твердой фазы 55 в среде жидкого реагента.

Элементы электроавтоматики (на фиг.

не показаны).

Реактор работает следующим образом.

Перед началом работы при снятых

крышках 11 до залива жидкого реагента

снимаются с концов 3 и 15 вала 2 кассеты 5 и 16 соответственно. Для этого предварительно снимаются соответственно кольца 42 и 48 со шплинтами 43 и 49, а также диск 46. У каждой из кассет 5 и 16 снимается одна

из боковых стенок 30 и в кассеты 5 и 16 загружается твердая фаза 55, а в случае технологической необходимости и мелюшие тела ( на рис. на показаны).

После этого боковые стенки 30 вновь

закрепляются на обечайках 29 каркасов 22 таким образом, чтобы обеспечивалось свободное вращение перемешивающих элементов 4 и 14, концы втулок 32 которых входят в ступицы 34 боковых стенок 30. Поеле этого кассеты 5 и 16 устанавливаются на свои места, причем, посколькуони выполнены взаимозаменяемыми, то любая кассета 5 или 16 может быть установлена на любой конец 3 или 15 вала 2. При этом кессета 5

надевается на конец 3 вала 2 втулкой 32 своего перемешивающего элемента 4, взаимодействующей также со шпонкой 41, а радиальные ребра 31 одной из боковых сторон 30 вступают во взаимодействие с радиальными пазами 54 диска 45, жестко закрепленного на трубе 36. А кассета 16 надевается своей втулкой 32 на втулку 51, посаженную с возможностью вращения на конец 15 вала 2 и снабженную шпонкой 50.

После этого на квадратный хвостовик 47 этого конца 15 вала 2 сажается диск 46 таким образом, чтобы его радиальные пазы 54 вошли во взаимодействие с радиальными ребрами 31 одной из боковых сторон 30

каркаса 22 кассеты 16. После всего этого на место устанавливаются кольца 42 и 48 и стопорятся шплинтами 43 и 49 соответственно. Затем закрываются крышки 11 на обеих рабочих камерах 8 и 9 корпуса 1 и

последние заполняются жидким реагентом. Это может происходить за счет подключения насосов 6 и 17 к магистралям подачи жидкого реагента (на рис. не показаны), или же через штуцеры 13, или же через какие-либо другие штуцеры (на рис. не показаны).

После того, как все готово к работе, включается двигатель 21 привода насосов 6 и 17, которые через штуцеры 19 и 20 соответствующих рабочих камера 8 и 9 корпуса

начинают засасывать из них жидкий peaгент и через сопла соответственно 27 и 28 подавать струи жидкого реагента на треугольные лопатки соответственно 23 и 24, закрепленные на обечайках 29 каркасов 22 кассет 5 и 16. В результате этого каркасы 22 кассет 5 и 16 начинают вращаться в разные стороны. При этом поскольку перемешивающий элемент 4 жестко посажен на конце 3 вала 2 и, в результате этого, жестко связан с диском 46, который, в свою очередь, жестко связан с каркасом 22 кассеты 16, то и перемешивающий элемент 4 начинает вращаться в сторону, противоположную вращению каркаса 22 кассеты 5. А поскольку перемешивающий элемент 14 через втулку 51 с кулачками 53, крышку 40, трубу 36 и диск 45 кинематически связан с каркасом 22 кассеты 5, то он также начинает вращаться в сторону, противоположную направлению вращения каркаса 22 кассеты 16.

В результате этого элементы твердой фазы, лежащие на сетке обечаек 29 каркасов 22 кассет 5 и 16, начинают подниматься вверх. Когда они отрываются от сетки обечаек 29 и начинают опускаться вниз в среде жидкого реагента, они подхватываются лопастями 33 перемешивающих элементов 4 и 14 и распределяются по всему объему реакционных камер, выполненных в виде кассет 5 и 16. При этом, подбором скорости вращения каркасов 22, которая зависит от скорости истечения жидкого реагента из сопел 27 и 28, а следовательно, от скорости вращения выходных валов двигателя 21, можно добиться такого состояния, что какая-то часть твердой фазы 55 постоянно находится во взвешенном состоянии по всему объему реакционных камер 5 и 16, причем она постоянно пополняется за счет тех элементов твердой фазы 55, которые оседают на нижних, в данный момент, сетках каркасов 22. Благодаря постоянному перемешиванию жидкого реагента по всему объему и свободного доступа его к каждому элементу твердой фазы 55, процесс значительно ускоряется. Кроме того, если в кассеты 5 и 16 загружаются мелющие тела (на рис. не показаны), то при работе реактора будет происходить и измельчение твердой фазы, если это требуется по техпроцессу. Выделяющиеся при реакции газы отводятся через штуцеры 12.

Если процесс должен происходите присутствии газового реагента, то последний может подаваться через штуцеры 12 или же через какие-либо дополнительные штуцеры (на рис. не показаны). В этом случае также имеет место значительное ускорение процесса за счет того, что при ударе струй жидкого реагента в треугольные лопатки 23 и 24 каркасов 32 кассет 5 и 16 будет происходить распыление жидкого реагента в газовой фазе. А при соответствующем не слишком высоком уровне жидк ого реагента будет иметь место состояние, при котором в среде газового реагента будут присутствовать не только распыленные частицы жидкого реагента,

но и падающие вниз элементы твердой фазы 55. Все это в значительной мере будет способствовать ускорению протекания каталитических реакций в настоящем реакторе.

После окончания реакции двигатель 21 отключается, газовая фаза удаляется через штуцеры 12, а жидкая фаза через штуцеры 13. После этого снимаются крышки 11 и кассеты 5 и 16 для очистки и промывки. Затем

реактор подготавливается к новому циклу и весь процесс повторяется так, как это было описано выше. В случае необходимости в каждую рабочую камеру 8 и 9 корпуса 1 могут быть залиты различные жидкие реагенты, при этом кассеты могут переставляться из одной половины в другую таким образом, чтобы твердая фаза взаимодействовала с жидкими реагентами по очереди, согласно техпроцессу.

Формула изобретения

1. Реактор, включающий корпус, установленный в корпусе с возможностью вращения вал и реакционную камеру с размещенным в ней перемешивающим устройством, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса за счет обеспечения постоянной циркуляции смеси реагентов по высоте, корпус снабжен поперечной перегородкой, разделяющей его на две рабочие камеры, и размещенной во второй рабочей камере дополнительной реакционной камерой с перемешивающим устройством, при этом перемешивающие устройства размещены на противоположных концах вала,закрепленного в поперечной перегородке, и каждая реакционная камера выполнена в виде кассеты с сетчатым каркасом и треугольными лопатками, направленными в противоположный по отношению к лопаткам другого каркаса стороны, а каркас каждой кассеты в одной реакционной камере кинематически связан с перемешивающим устройством другой реакционной камеры.

2 Реактор по п.1, о т л и ч а ю щ и и с я

тем, что перемешивающие элементы выполнены в виде втулок с закрепленными на них лопастями

55

5

Область использования: в химической промышленности, в частности для проведения реакций жидкость - твердое тело. Сущность изобретения: реактор, включающий корпус, вал, реакционную камеру с перемешивающим устройством. Корпус снабжен поперечной перегородкой, разделяющей его на две рабочие камеры, и дополнительной реакционной камерой с перемешивающим устройством, каждая реакционная камера выполнена в виде кассеты с сетчатым каркасом и треугольными лопатками, направленными в противоположные стороны, при этом каждый каркас кинематически связан с перемешивающим устройством. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

г& Л

2f ВО // S ВО 23

гз

Ј

.г

ВиЭБ

ФагЗ

в-в

Фиг. 4

24