Автоклав Советский патент 1979 года по МПК B01J1/00 B01J3/04 

(54) АВТОКЛАВ

1

Изобретение относится к автоклавной технике, в частности, к устройству автоклавов, в которых перерабатьшаемые в виде гетероге1шых систем вещества подвергают интенсивному перемешиваншо. Такие автоклавы могут быть нрименены в гидрометаллургии, химической, фармацевтической, нефтенерерабатывающей и других отраслях промьшшенности.

Известен герметичный реактор с экран1фованным электродвигателем, перемешивающее устройство котсфого состоит из пропеллерной мешалки, иаправляющего аппарата и диффузора расположенных в верхней части реактора И.

В данном реакторе обрабатываемые вещества вовлекаются перемешивающим устройством в шфкулящпо по рабочему пространству аппарата, что даже при высоких скоростях вращения мешалки недостаточно для разрушения диффузионных зон на границе твердой и жидкой фаз при обработке гетерогенных систем и не обеспечивает интенсивного химического процесса, скорость которого в определенной cTeneim зависит от скорости диффузии реагирующих веществ.

Наиболее близок к предлагаемому изобретению реактор для проведения химических процессов в гетерогенной системе, включающий корпус с тешюобменным устройством, центрифугу и перемешивающее устройство. Теплообменник выполнен в форме гщффузора, а перемешивающее устройство включает мешалку и направляющий аппарат. Мешалка, укрепленная на вертикальном валу, расположена в теплообменш ке-диффузоре и вместе с направляющим устройством и диффузором обеспечивает циркуляционное перемешивание обрабатьшаемого материала 2.

В данном реакторе перемешивающее устройство не может разрушить диффузионные зоны, возникающие вокруг твердых частиц перерабатываемых веществ, и, следовательно, не может обеспечить эффективное перемешивание реагирующих веществ. Перемешиванне в зтом реакторе, в основном, циркуляционное, при котором твердые частицы и жидкая фаза, перемещиваются с одинаковыми скоростями. Смывание твердых частиц свежим реагентом в аппарате происходит неудовлетвортельно и взаимодействие реагиру щ}гх веществ осуществляется медленно. Цель изобретения - гапспсификаиля перемешивания и ускорение химического процесса. Это достигается тем, что автоклав снабжен кронштейном и последователмго устаиовленти,ми на выходе из диффузора aKiiiBajopoM и импеллером, состоящим из гибких лопастей, одни из которьис укреплены на диффузоре, а дрзгие на валу, и взаимодействуюгдих с ними кулачковых элементов, соответстве1 но укрепленных на валу и кронштейне. Кроме того, гибкие лопасти вьгпопнупотся С пoпepeчJtы сгчеттнем в виде прямоутлыппса ил зллипса, стгабжены па концах цилиидричсской контактной новерхпостью н могут быть вы полнены в виде вилки. Лонасти могут быть выполнены из упругого металл 1ческого сплава, цалример р7ссорной стали, пружшнюй бронзы, титана. Иснользование знерпш вибрации упругих лопастей в месте ее возггакповення позволяет резко повысить эф(|)ективность механическою воздействия перемешиваюп;его уст ойства в целом на шфкулирующий поток и обеспечить эффективное перемепшвание реагирующих веществ при относительно неболъпшх скоростях вращения вала мешалки. На фиг. 1 изображен предлагаемый аппарат, вертикальный разрез; на фиг. 2 - активатор с упруги.ш} лопастями; па фиг. 3 - импеллер с упругими лопястям} ; на фиг. 4 и фиг. 5 - упругие лопасти. Автоклав (см, фиг. 1) включает герметичную емкость 1 с крьпп.кой 2, электропечь 3 дня наружного обогрева аппарата. Крышка 2 автоклава съемная и через нее проходит вал 4 псремеип вагоп;ого уст|1ойства, вал герметизиронап в крышке механическим ушютпепием 5 и соеди иен с приводом 6. Лвтоклав имеет технологические патрубки 7 н 8 для загрузки веществ на обработку и аыгрузки готового иродукта. Перемешиваюпдее устройство автоклава вкл чает установленные соосно диффузор 9, пропел лерную мешалку 10, активатор 11 и многолопастной импеллер 12. Активатор 11 (см. фиг. 2 выполнен в виде обода 13 с пазами 14 в Bwje ласточкина хвоста, в которые вставлены упруnie радиальнь1е лопасти 15, направленные к цеп ру окружности обода.-Лопасти установлены в ободе с определенным интервалом, который обеспечивает свободный проход обрабатываемо го материала, например, в виде пульпы. Актива тор установлен внутри емкости 1 с помощью кронштейна 16, выполненного в В1ще соосного с валом 4 беличьего колеса, имеющего два фла ца 17 и 18. Одним фланцем 17 кронштейн закреплен к бобышкам 19 на внутренней сторон рьпики 2, к другому ф1шщу 18 кро пптейна репят активатор 11. Лля привода лопастей 15 активатора в виб-. ирующее состояние в плоскости последнего на алу 4 устаповлепы кулачковые элементы 20, например, эксцентриковый кулачок двустороппего действия, взаимодействующий при вращении вала 4 с вершинами лопастей 15. Диффузор 9 устаповлеп под активатором и присоединен к ободу 13 последнего. Пропеллерная мешалка 0 установ.чепа па валу 4 и расположена в узкой части диффузора 9. Мпоголопастпой импеллер 12 (см. фкг. 3), уста ювленпый на валу 4 ад активатором, состоит из ступиаы 21, вьшолпеипой в виде ступепчатой втулки, на вепце которой сделаны пазы 22, например, в форме ласточкина хвоста, в KOTOpbtx закреплены своими оспованпями 23 рад1шльг ые упругие лопасти 24, i-.aiJoiaH часть лопасти висит свободно. Для привода лопастей импеллера в вибрирующее состояппе (при его вращеп1ш) в кронштейне вмон1иро1 а1пл зацепляющие элементьк в ввде, например, болтов 25, закреплсш ых контргайками 26, сфсри.ческие копщл болтов обращены к верши} ам лопастей импеллера и взаимодействуют с ними при вращении последдего. Упругие лопасти 15 и 24 (см. фиг. 4 и 5) в поперечном ссчепш иг1.1еют прямоугольшж или эллипс, вдоль оси атшарата, площадь которого постепе}ию уменьшается от ссноватшя лопасти к ее вершине. Вершины лопастей имеют утолщенные коп7актпыс юверхности, выполненпь е, патфимер, в виде щшиндров 27. Лопасти изготов)епы из металлических сплавов, обладаjqiJiKX упругими свойствами, например, из рессорной стали, а также стойких к физико-химическому воздействию перерабатываемых веществ. Лопасти могут бьггь вьшолпе и)1 в форме BiuiKH (см. фиг. 3 и 4). Антоклав работает следуюигим образом. Загружаемь Й в автоклав через патрубок 7 , иаприлшр, в ввде тульпы, захватывается пропеллерной, мешалкой 10, которая подает его через Щ1ффузор 9 на активатор 11. Лопасти 15 активатора, вибрирующие при взаимодсйств1П1 с кулачковыми элементами 20, оказывают механическое воздействие на обрабатываемый материал, осуществляют местное интенсивное перемешивание веществ. В результате резкого изме)ення относительных скоростей и направлений движения частиц твердой фазы и потока жидкой фазы происходит разрушение диффузионных зон, воэ1шкаюп1их па границе раздела твердой и Ж1ЩКОЙ фаз, вскрываются новые поверхности реагирующих вепюств, возрастает скорость реакцио1шого взаимодействия данных вепюств. После активатора пульпа посгупает на шгоголопастной импеллер 12, где также подвер568гается интенсивному механическому воздействию вращающихся и вибрирующих от взаимодействия с зацепляющими элементами лопастей 24, отбрасывающих затем перерабатываемый материал в радиальном направлении к стенкам автоклава. Такая циркуляция перерабатьшаемых веществ повторяется до полного завершения химикотехнологического процесса. Использование энергии вибрации упругих лопастей в месте ее возникновения позволяет резко повысить эффективность меха шческого воздействия перемепйшающего устройства в целом на циркулирующий поток и обеспечить эффекTifflHoe перемешивание реагирующих веществ при относительно небольщих скоростях вращения вала перемещивающего устройства. Формула изобретения 1. Автоклав, включающий герметичную емкость с крыщкой, вал с мещалкой, устаиовлениой в диффузоре, и привод, отличающий с я тем, что, с целью интенсификации перемешивания и ускорения химического процесса, автоклав снабжен кронштейном и последовательно установле1шыми на выходе из диффузора акт1шатором и импеллером, состоящим из гибких лопастей, одни из которых укреплены на диффузоре, а Щ)угие - на валу, и взаимодействующих с ними кулачковых элементов, соответственно укрепленньк на валу и крошитейне. 2.Автоклав по п. 1,отличающийс я тем, что гибкие лопасти вьшолнены с поперечным сечением в виде прямоугольника. 3.Автоклав по п. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что гибкие лопасти выполнены с поперечным сече1шем в виде эллипса. 4.Автоклав попп. 1и2, отличающнйс я тем, что гибкие лопасти на коипах снабжены цилиндрическойконтактной поверхностью. 5.Автоклав по п. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что гибкие лопасти выполнены в виде вилки. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Шт)бачек 3. и др. Перемешивание в химической промышленности. 1963, с. 333-334. 2.Авторское свидетельство СССР tf 433712, кл. В 01 J 1/00, 1973. ,

2

2

Фиг.5