Реактор

 

РЕАКТОР, содержащий вертикальный корпус, верхнюю сепарационкую и нижнюю жидкостную камеры, барботаж Hbte и циркуляционные трубы, закрепленные в трубных решетках, и технологические штуцеры, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса за счет повышения степени отделения от жидкой фазы твердых частиц продукта, нижняя камера снабжена сепарирующими элементами, установленными под циркуляционными трубами и выполненными в виде усеченных конусов с перфорированными стенками и снабженными на внутренней поверхности ребрами, расположенными по винтовой линии. сл с

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3287965/23-26 (22) 04.05.81 (46) 23.04.83..Бюл. № 15 (72) А. В. Шишкин, А. Э. Кейв, В..П. Щебелев и И. B. Доманский (71) Ленинградский ордена Октябрьской

Революции и ордена Трудового Красного

Знамени технологический институт им. Ленсовета (53) 66.023(088.8) : (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 342655, кл. В 01 У 1/00, 1966.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 129643, кл. В 01 Х 14/00, 1960.

„„SU„„1012966 (5у В 01 Ю 14/00 В 01 Р 3/26 (54) (57) РЕАКТОР, содержащий вертикальный корпус, верхнюю сепарационную и нижнюю жидкостную камеры, барботаж ные и циркуляционные трубы, закрепленные в трубных решетках, и технологические штуцеры, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесаа за счет повышения степени отделения от жидкой фазы твердых частиц продукта, нижняя камера снабжена сепарирующими элементами, установленными под циркуляционными трубами и выполненными в виде усеченных конусов с пер- . форированными стенками и снабженными на внутренней поверхности ребрами, расположенными по винтовой линии.

10z2066

Изобретение относится к конструкциям газлифтных аппаратов и предназначено для использования в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности для проведения различных химических превращений, в системе газ-жид-. кость, например, при окислении керогена сланца кислородом воздуха и тепло-массообменных процессов.

Известен аппарат для системы газ l0 жидкость, содержащий вертикальный цилиндрический корпус, внутри которого размещены барботажные и циркуляционные трубы 11) .

Однако при проведении массообменных реакций в гетерогенных средах газ-жидкость-жидкость, газ — жидкость — твердое, когда один из компонентов в процессе обработки изменяет свою плотность или получается целевой продукт более высокой плотности, чем сырье, указанный аппарат, работает недостаточно эффективно. Это обьясняется тем, что для поддержания более тяжелой фракции во взвешенном состоянии, необходимо увеличивать интенсивность циркуляции жидкости, что достигается повышением расхода газа. Аппарат работает непрерывно, поэтому вмест-. с тяжелой фракцией отводятся и "îëåå легкис фракции, т.е. среднее З0 время пребывания в аппарате всех компонентов одинаково.

Для улу 1п1ения селективностя процесса. о и повышения избирательной способности жидкой фазы .-.. отношению к твердой, врем пребы,"а: .я твердой фазы должно бьль -увеличен-.i, что в этом аппарате невозможно. Снцжение расхода газа приводит к осажденио твердой фазы в донной .

:час":. аг 1арата и если твердая фаза со- q0 держит органические соединения, то частицы слипаются, аг-..омерируются и аппарат вьходи из строя, Необходима разборка. и чистка аппарата, что снижает производительность, а необходимость более полного выделения целевых км .понентов приводит к усложнению и удорожанию производства продукта. Известен реактор, содержащий верти—

50 кальный корпус, верхнюю сепарационную и нккиюю жщпсостную камеры, барботажные и циркуляционные трубы, закрепленные в трубных решетках, и технологические штуцеры. При подаче в заполненный реакционной массой аппарат в барботаж ных трубах образуется газожидкостная

=месь. За счет разности плотностей реакциокной массы в циркуляионной трубе и газожидкостной смеси в барбо".ажных трубах происходит циркуляция реакционной массы в обьеме аппарата. Газожидкостная смесь по барботажным трубам движется вверх, а реакционная масса по циркуляционной трубе движется вниз.

Процесс массообмена происходит в основном в барботажных трубах аппарата 2 .

Однако в известном аппарате в про- цессе массообмена возможно изменение удельной плотности отдельных компонентов или фракций. Кожухотрубчатыр реакторы газлифтного типа относятся к реакторам идеального смешения с интенсивной циркуляцией реакционной массы. Мас"сообмен осуществляется в барботажных трубах, содержащих газовую фазу. Если более тяжелая фракция, обедненная целевым компонентом или претерпевшая химическое превращение : .-,.онверсией свыше

80%, попадает в зону массообмена, то средняя движущая сила процесса резко снижается. Это снижает интенсивность массообмена и селективность процесса, а также возможен унос непрореагировав= ших компонентов. Оседание тяжелой фракции на верхней трубной решетке приводит к его зарастанию и забивке выгу зного штуцера.

В технологических схемах, например, для окисления керогена сланца, для более цолного извлечения целевых компонентов устанавливают дополнительное оборудование усреднители-отстойники, что приводит к усложнению и удорожанию производства.

Бель изобретения — интенсификация процесса за счет повышения степени от"деления от жидкой фазы твердых час..:.а. продукта.

Указанная цель достигается тем, :.ю в реакторе, содержащем вертикалыъИ корпус, верхнюю сепарационную и никнюю жидкостную камеры, барботажные и циркуляционные трубы, закреплежп|е э труб= кых решетках, и технологические штуцеры, нижняя камера снабжена сепарирук.щими элементами, установленными под циркуляционными трубами и выполненными в виде усеченньх конусов с перфорированными стенками и снабжещпями на внутренней поверхности ребрами, расположенными по винтовой линии.

На фиг. 1 представлен реактор, общий ицц на фиг. 2 - сепарирующий элемент;на (LKp 3 - разрез Л- " . На фиг. 2.

Реактор состоит из вертикального циж.":, . еского корпуса 1, верхней сепа:-р" юсиной камеры 2, верхней 3 и н.,-.:клей

966 4 правилу а,пдитнвности, В реакцию с кисл(;0 родом вступает органическая фаза, кото- рая после окисления растворима в воде.

Твердые частицы теряют в массе и в объеме, но их удельная плотность повы-. шается за счет возрастания доли минеральных солей.

Для того. чтобы (обедненная 1 твердая фаза не оседала на верхней трубной решетке и не уносилась с целевым продуктом целесообразцо вывести ее из циркулирующей смеси. Обедненная твердая фаза содержит до 20% органического целевого продукта, склонного при больших локальных концентрациях к агломерации. С другой стороны известно, что более крупные твердые частицы легче сепарнруются и их проще отводить из аппарата. Реак- ционная масса, выходя из нижних концов циркуляционных труб, поступает в сепарирующий элемент 17. Благодаря ребрам 22, расположенным на внутренней поверхности полых усеченных конусов, поток закручивается. Так как сепарируюший элемент вьтолнен в виде конуса, то по мере его прохождения поток преобретает все большую скорость вращения, т.е. центробежные силы возрастают.

Твердые частицы на стенках элементов агломерируются. Жидкость проходии сквозь перфорацию. Агломераты, после прохождения сепарирующего элемента, еще некоторое время находятся во взвешенном состоянии, но турбулизация потока и скорость подъема жидкости уже недостаточны для их захвата и уноса в барботажные трубы. Пока твердая фаза находится в зоне умеренной турбулизации, т.е. в зоне осаждения, поверхность частиц продолжает обедняться органическими со-, тями и твердая фаза теряет способность к дальнейшей агломерации. Днище аппар та не зарастает.

Жидкая фаза, сепарируясь сквозь перфорированные стенки, попадает в зону развитой турбулентности, образованную, входящим, потоком и потоками, поступаюцшми в барботажные трубы. Недостаточно обедненные частицы твердой фазы или мег кие частицы подхватываются потоком и вновь поступают в реакционную зону, их охлажпение на верхней трубной решетке невозможно, так как они смываются. потоком.

3 f012

4 трубных решеток, барботажных 5 и циркуляционных 6 труб. В барботажных трубах выполнены отверстия 7 для ввода в них газа. Нижняя жидкостная камера 8 выполнена в виде цилиндрической обечай- 5 ки с коническим днищем и снабжена теплообменной рубашкой 9.

Реактор снабжен технологическими штуцерами: для подачи реакционной смеси 10, для подачи газа в аппарат .11. для входа и выхода теплоносителя 12; для выхода отработанного raaa 13, для входа и выхода теплоносителя в рубашку 14, для опорожнения аппарата 15 и для выхода готового продукта 16. В нижней камере 8 под циркуляционными трубами установлен& сепарирующие элементы 17 в виде перфорированного конуса. В верхней камере установлен брызгоотбойник 18 для отделения капель жидкости из потока отработанного газа.

В нижней камере наблюдаются три технологических зоньп зона 19 турбулизации; зона 20 свободного осаждения и зона 21 накопления осадка, Сепарирующий элемент 17 имеет ребра 22.

Реактор работает следующим образом.

В заполненный жидкой реакционной массой, содержащей твердую фазу, корпус 1 непрерывно подают через штуцер 11.зе исходное сырье, например водный раствор керогена сланца, и газ, содержаший кислород. Под нижней трубной решеткой 4 образуется газовый слой, из которого газ через отверстия 7 попадает в барботажные трубы 5; где образуется газожидкостная зз смесь. Вследствие разности плотностей жидкой фазы в- циркуляционных трубах 6 и газожидкостной смеси в барботажных трубах 5 в объеме аппарата происходит циркуляция реакционной массы. ГазожидФ костная смесь по барботажным трубам движется вверх, а жидкая фаза по цирку. ляцнонным трубам - вниз. Взаимодействие фаз происходит в барботажных трубах.

Отработанный газ, предварительно осво- . бодйвшись от содержащихся в нем капель жидкости на брызгоотделителе 18, отводитизя из аппарата через штуцер 13, готовый продукт отводится через штуцер 16.

В процессе химического взаимодейст- вия реакционной массы с газом происхо« дит окисление керогена славища. Твердая. фаза,:содержащая кероген сланца, на 60% состоит из солей органичесглх соедине ний и на 40% — из минеральных солей. Ы

Минеральные соли по пложости в 2-3 раза превосходят органические. Исходная плотность твердой фазы рассчитьп ается по

Использование реактора в производстве дикарбоновых кислот позволяет отказаться от усрецнителей-отстойников и почти в два раза сокращает потери по ценному органическому продукту.

1012066

ВНИИПИ Заказ 2841/8 Тираж 535 Подписное

Филиал ППП "Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Реактор Реактор Реактор Реактор 

 

Похожие патенты:
Наверх