Реактор Советский патент 1992 года по МПК B01J19/18 

Изобретение относится к химической промышленности, в частности к оборудованию для проведения химических реакций, проводящихся в реакторах при активном перемешивании и нагреве реагентов, может быть использовано также в смежных областях промышленности.

Целью изобретения является интенсификация процесса тепломассообмена.

На фиг. 1 показан общий вид реактора; на фиг. 2-узел I на фиг 1; на фиг 3-сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 4 - сечение Б-Б на фиг. 1.

Реактор с перемешивающим устройством и нагревателем содержит корпус 1 со штуцерами 2 входа жидких и газообразных реагентов и штуцер 3 выхода готового продукта. На крышке корпуса 1 установлена стойка 4 с двумя подшипниковыми узлами 5, в которых крепится вал перемешивающего ус- тройства 6, на нижнем конце его закреплена мешалка 7. Между подшипниковыми узлами

5 размещена экранирующая гильза, представляющая собой пустотелый цилиндрический корпус 8, частично заполненный ферромагнитными телами 9. Вал 6 выполнен составным, участок вала 10с лопастями 11, размещенными внутри корпуса 8 выполнены из немагнитного материала. Корпус 8 герметизирован по участку вала 10 уплотнениями 12. На наружную кольцевую стенку 13 корпуса 8 плотно насажен статор 14, к наружной и верхней кольцевой поверхности которого примыкает структурно-опористый материал 15, повторяющий фopмv статора 14. Структурно-опористый материал 15 заключен в кольцевой корпус 16, который ниже корпуса 8 имеет несколько равномерно расположенных патрубков 17, опущенных в корпус 1 практически до дна и не препятствующих вращению мешалки 7. Каждый из патрубков 17 заглушен с нижнего торца заглушкой 18. По всей высоте кольцевого корпуса 16 и

VI

00

о

00 N3 VI

патрубков 17 сохраняется зазор между наружными их стенками и структурн пори- стым материалом 15. каждый из патрубков 17 пропитан рабочей жидкостью 19 до уровня, совпадающим с уровнем жидкости в корпусе 1. Вал перемешивающего устройства 6 герметизирован в корпусе 1 узлом уплотнения 20, в верхней своей части жестко соединен с устройством, создающим поступательное перемещение 21, например электромагнитом, укрепленным на стойке 4. Подшипниковые узлы 5 имеют возможность перемещаться поступательно совместно с валом б вверх- вниз по направляющим 22, закрепленным на стойке 4. Каждый из подшипниковых узлов 5 закреплен в кольце 23, имеющем вырезы для направляющих 22 Кольцо 23 и наружное кольцо подшипников, плотно в него посаженное не вращаются, а внутреннее кольцо подшипника, плотно насаженное на вал б вращается вместе с ним. Для заполнения рабочей жидкостью 19 патрубков 17 на кольцевом корпусе 16 пре- дубмотрен штуцер 24. Стенка 13, являющаяся наружной для корпуса 8 и внутренней для кольцевого корпуса 16, а также стенки корпуса 16, расположенные в непосредственной близости от статора 14 выполнены из немагнитных материалов.

Реактор с перемешивающим устройством и нагревателем работает следующим образом. Предварительно, перед запуском в работу кольцевой корпус 16 и патрубки 17 вакуумируются для удаления неконденсирующихся газов и производится заполнение удаления неконденсирующихся газов и производится заполнение через штуцер 24 патрубков 17 рабочей жидкостью 19 по уровню, совпадающим с уровнем заполнения жидкостью корпуса 1 Жидкие и газообразные реагенты подаются в корпус 1 по штуцерам 2. Перемешивание жидкости осуществляется мешалкой 7, закрепленной на валу 6. Привод вращения перемешивающего устройства представляет собой экранирующую гильзу, выполненную в виде пустотелого цилиндрического корпуса 8 с плотно насаженным на него статором 14, внутри корпуса 8 размещены ферромагнитные тела 9, а также участок вала 19 с лопастями 11. При подаче переменного тока на статор 14 создается враТцающееСя магнитное поле, проникающее сквозь экранирующую гильзу 8 и заставляющее ферромагнитные тела 9 двигаться по магнитным силовым линиям поля, т.е. вращаться внутри пустотелого цилиндрического корпуса 8 с постоянной окружной скоростью. Ферромагнитные тела 9 воздействуют на лопасти 11, закрепленные на участке вала 10, приводя его во вращение, а вместе с ним и вал перемешивающего устройства 6 с мешалкой 7, Участок вала 10. лопасти 11, цилиндрический корпус 8, кольцевой корпус 16 не нагреваются, т.к. выполнены из немагнитных материалов. Статор 14 в результате прохождения электрического тока нагревается, для его нормальной работы он должен непрерывно охлаждаться. Тепло, выделяемое статором 14 исполь0 зуется на нагрев жидкости в корпусе 1 для создания оптимальных условий проведения химической реакции реагентов. Рабочая жидкость 19 поднимается по структурно- пористому материалу 15 и омывает верх5 нюю и боковую поверхность статора 14. испаряясь при этом Рабочая жидкость 19 подбирается таким образом, чтобы температура ее кипения при созданном разряжении были равна или ниже оптимальной

0 температуры эксплуатации статора 14, необходимо также, чтобы рабочая жидкость 19 была химически инертна по отношению к материалам статора 14, структурно-пористому материалу 15, кольцевому корпусу 16

5 и патрубкам 17. Испаряясь, раб.очая жидкость 19 отбирает тепло от статора 14, охлаждая его до оптимальной температуры его эксплуатации. Пар рабочей жидкости 19 по зазору, образованному по всей высоте

0 между наружными стенками кольцевого корпуса 16, патрубков 17 и структурно-пористым материалом 15 опускается вниз, где конденсируется, т.к. температура жидкости в корпусе 1 значительно ниже температуры

5 пара рабочей жидкости 19. Конденсация протекаете выделением тепла, которое полностью расходуется на нагрев жидкости в корпусе 1. Далее процесс испарения и конденсации рабочей жидкости 19 в кольцевом

0 корпусе 16 и патрубках 17 полностью повторяется Весь процесс химического взаимодействия протекает при активном перемешивании жидкости. Помимо вращения вокруг собственной оси, вал перемеши5 вающего устройства 6 имеет возможность одновременно перемещаться поступательно вверх-вниз за счет воздействия электромагнита 21, жестко соединенного с валом 6 и стойкой 4. При этом подшипниковые узлы

0 5, плотно насаженные на вал 6 перемещаются вместе с ним, а также мешалкой 7 по направляющим 22, закрепленным на стойке 4. Лопасти 11 перемещаются в пределах пустотелого цилиндрического корпуса 8 Таким

5 образом осуществляется одновременное вращение мешалки 7 и поступательное перемещение внутри корпуса 1, что создает благоприятные условия для активного перемешивания. Образовавшийся в результате химической реакции, проходящей при перемешивании и нагреве жидкий готовый продукт через штуцер 3 выводится из корпуса 1 и процесс полностью повторяется.

Использование предложенной конструкции реактора с перемешивающим уст- ройством и нагревателем позволит значительно интенсифицировать процесс тепломассообмена. Это достигается за счет предотвращения образования в реакторе организованных, упорядоченных потоков жидкости, что достигается за счет дополнительного поступательного перемещения мешалки без остановки вращения перемешивающего устройства. Увеличение интенсивности перемешивания благоприятно сказывается и на интен- сивность теплообмена, т.к. коэффициент теплопередачи является функцией относительных скоростей материальных потоков (чем выше скорость, тем выше коэффициент теплопередачи). При использовании предло- женной конструкции осуществляется рекуперация тепла, выделяемого статором, тепло расходуется на нагрев реакционной массы. Рабочая жидкость кипит при постоянной температуре, тем самым достигается термо- статирование статора при оптимальной температуре его эксплуатации. Все эти факторы позволяют интенсифицировать процесс ремешивания и теплообмена, рекуперации тепла, что в конечном итоге дает возможность повысить эффективность тепломассообмена.

г/

Формула изобретения

1.Реактор, включающий корпус, вал с мешалкой, теплообменное устройство крышку с размещенной на ней стойкой, внутри которой размещены подшипниковые узлы и экранирующая гильза, и технологические патрубки,отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса, экранирующая гильза выполнена в виде пустотелого цилиндра d размещенными внутри него ферромагнитными телами и закрепленными на валу перемешивающими лопастями, и размещена между подшипниковыми узлами, установленными с возможностью поступательного перемещения вместе с валом.

2.Реактор по п. 1,отличающийся тем, что теплообменное устройство выполнено в виде кожуха, заполненного пористым материалом, пропитанным рабочей жидкостью и повторяющим форму статора, нижняя часть которого в виде симметрично расположенных по окружности Патрубков опущена в корпус.

3.Реактор по пп.1 и2,отличающий- с я тем, что в кожухе теплообменного устройства и часть вала с перемешивающими лопатками заключенными в экранирующей гильзе, выполнены из немагнитного материала

22

15

-1

Фиг.г

fi-ff

/7

/-/

23 S

ФжЗ

Область использования химическая промышленность, в частности реакторы с перемешиванием и теплообменом Сущность изобретения состоит в том, что реактор содержит перемешивающее устройство, экранирующую гильзу, выполненную в виде цилиндрического корпуса с размещенными в нем ферромагнитными частицами и перемешивающими лопастями, закрепленными на валу, и размещенную между подшипниковыми узлами, закрепленными в стойке, и установленными с возможностью поступательного перемещения. При этом перемешивающее устройство выполнено в виде кожуха, повторяющего форму статора и заполненного пористым материалом, пропитанного рабочей жидкостью, нижняя часть которого выполнена в виде симметрично расположенных по окружности патрубков, расположенных в корпусе реактора.2 з.п. ф-лы, 4 ил