РЕАКТОР ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ЭКЗО- И ЭНДОТЕРМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ В СИСТЕМАХ ГАЗ — ЖИДКОСТЬ Советский патент 1974 года по МПК B01J10/00 

1

Изобретение относится к реакционным и массообменным аппаратам, предназначенным для осуществления физических сорбционных процессов и химических реакций в системах газ - жидкость. Например, для проведения реакций сульфирования углеводородов газообразным серным ангидридом в смеси с газомносителем, для реакций оксиэтилирования спиртов или окисления парафинов, а также для процессов физической абсорбции или десорбции, требующих отвода (подвода) значительного количества тепла.

Существует много конструкций аппаратов с вставками, закручивающими поток. Все они обладают как известными преимуществами с точки зрения интенсификации процесса, так и некоторыми недостатками. Так, например, корпус, изготовленный из трубы, ограничивает производительность аппаратов с закрученным потоком по жидкой фазе в тех случаях, когда процесс идет с большим тепловым эффектом.

Известен аннарат, состоящий из последовательно установленных контактных цилиндров, каждый из которых с внешней стороны снабжен сборником жидкости с переточными трубами, а с внутренней - завихрителями и отсекателями.

Однако в таком устройстве закрученный газовый поток своей активной частью сосредоточен у стенок реакционной трубы, а внутренняя

часть реактора фактически остается «мертвой зоной, хотя для обеспечения необходимых скоростей газа нельзя не учитывать ее площадь. Таким образом, наличие бесцолезнон площади в трубе вызывает повышенный, не бесполезный расход газовой фазы. Кроме того, стационарное положение завихрителя препятствует возможности проведения процессовв различных гидродинамических режимах, а цилиндрические сборники жидкой фазы неполной смачиваемостп не в состоянии обеспечить интенсивный теплообмен.

Предложен реактор, в котором завихрители установлены на центральной трубе в зоне сливных отверстий с возможиостью осевого переме1цен11я, а переточпые трубки расположены в центральной трубе.

Циркуляционные карманы расположены вдоль пазов корпуса и имеют нолуцилиндрическую форму.

На чертеже показан общш вид реактора и сечение плоскостью, перпендикулярной к вертикальной осн.

Аппарат собран пз секций. Каждая секция снаружи закрыта рубашкой 1. Между собой опп кренятся фланцамп 2.

В рубашке 1 имеются штуцеры 3 и 4 для подвода и выхода хладагента (теплоносителя), который омывает снарул и цилиндрические циркуляционные карманы 5, закрывающие тангенциальные назы о, выполненные в корпусе 6 реактора. Завихритель 7 закреплен стонорным винтом 8 на центральной трубе 9. Циркуляционные карманы 5 связаны с центральной трубой 9 переточными трубками 10, оканчнваюндимнся сливиымн отверстиями б. Охлаждающий (нагревающнй) агент нолается (отводится) в центральную трубу 9. Через штуцеры II и 12 подается и отводится жидкая фаза.

Реактор работает следующим образом.

Жидкая фаза нодается в щтуцер 11 через нижний фланец 2 верхней секции. Понадая на наружную стенку, жидкость подхватывается вращающимся потоком газа и устремляется под Завихритель. На завихрителе происходит более интенсивный массообмен, который продолжается и далее в турбулнзоваиной пленке на стенке корпуеа 6. Однако наличие тангенциальных пазов а на стенке трубы принуждает жидкую фазу за счет центробежных сил устремляться в циркуляционные карманы 5.

Тангенциальное расноложение назов позволяет отводить в карманы 5 максимальное количество жидкости, а отсутствие съемных пластинок в верхней части пазов допускает некоторый проскок ее под выщележащий завихритель 7. Однако в случае необходимости этот проскок можно регулировать, устанавливая Завихритель в любой точке секции и неремещая его по трубе.

Для создания «мягких условий контакта фаз Завихритель ставится ниже или выще сливного отверстия. Второе положенне нриводит к увеличению зоны нленочного течения и уменьщению зоны сепарации. Наиболее интенсивный массообмен достигается при установке завихрителей напротив сливных отверстий. Для улучщения теплообмена циркуляционные карманы имеют форму полуцилиндров, которые смачиваются нленкой жидкости но всей внутренней новерхности, а снаружи омываются хладагентом (тенлоносителем), не пренятствуя-его доступу к стенкам реактора.

Из-циркуляционных карманов 5 жидкая фаза-самотеком через переточпые трубки 10 сливается в нижнюю секцию под (или над) завихритель 7. Переточные трубки смонтированы в центральной трубе 9 также носекционно. Пучок трубок 10 омывается охлаждающим (нагревающим) агентом, который поступает в трубу 9 снизу (или сверху). Такая конструкция реактора нозволяет уменьщить его габариты, сделать менее металлоемким и более универсальным, т. е. ноявилась возможность одновременно с уменьщением расхода газовой

фазы при тех скоростях, увеличить поверхность теплообмена благодаря развитой новерхности нереточных трубок. Режим движення жидкости в трубках 10 пленочный, что нозволяет достичь сравнительно высоких коэффициентов теплопередачи в центральной трубе 9. В нижней части трубок 10 постоянно находится небольщой столб жидкости, необходимый для преодоления статического давления газа. Однако в карманах 5 циркуляция

отсутствует, л идкая фаза свободно стекает в нижнюю секцию и сливается через отверстия б в реакционную зону. В результате установки иереточных трубок 10 в центре реактора появилась возможность увеличить время пребывания жидкости в зоне реакции, так как удалось значительно уменьшить общий объем жидкой фразы, находящейся в каждый момент времени в циркуляционных карманах.

Пред мет изобретен и я

1.Реактор для проведения экзо- и эндотермических реакций в системах газ - жидкость, содержащий выполненный из отдельных секций корпус с пазами, центральную трубу со

сливными отверстиями, циркуляционные карманы с переточными трубками и завихрители, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса и осуществления его в различных технологических условиях, завихрители установлены на центральной трубе в зоне сливных отверстий с возможностью осевого перемещения, а нереточные трубки расноложены в центральной трубе.

2.Реактор по п. 1, отличающийся тем, что циркуляционные карманы расположены

вдоль пазов корпуса и имеют полуцилиндрическую форму.

7