Аппарат для проведения химических реакций

 

Изобретение относится к аппаратам для проведения химических реакций, преимущественно для проведения реакций с газовыделением, и может быть использовано в химической промышленности и других областях народного хозяйства, а также позволяет повысить производительность путем интенсификации процесса и расширения функциональных возможностей. Аппарат содержит вертикальный цилиндрический корпус 1 с крышкой 2 и днищем 3, по оси которого внутри установлена транспортирующая труба 4, закрепленная своим верхним концом в перегородке 5. Транспортирующая труба 4 имеет расширение, на боковой поверхности которого имеются регулируемые окна 9, 19, внутри и снаружи транспортирующей трубы установлены смесительные насадки 12 и 13, а между корпусом и расширением 8 на транспортирующей трубе установлено сопловое устройство 20. 3 з.п.ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕ ГСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

IsI)s В 01 J 19/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

И (21) 4719807/26 (22) 18.07.89 (46) 15,08.91. Бюл. N. 30 (71) Киевский политехнический институт им, 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) В. Н. Гладкий, А, Н. Тимонин, А, С, Мачинский, Н. М. Свиридов, О. П, Пасько, Г. И.

Малышев и В. Г. Сторожук (53) 66.023(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 814428, кл. В 01 0 11/00, 1981.

Авторское свидетельство СССР

М 827094, кл, В 01 D 7/02, 1981. (54) АППАРАТ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ (57) Изобретение относится к аппаратам для проведения химических реакций, преимуИзобретение относится к аппаратам для проведения химических реакций, преимущественно для проведения реакций с гаэовыделением, в частности, для получения хлорокиси меди, и может найти применение в химической и других отраслях промышленности.

Целью изобретения является повышение производительности путем интенсификации процесса и расширения функциональных возможностей.

Аппарат для проведения химических реакций состоит из вертикального цилиндрического корпуса 1 с крышкой 2 и днищем 3, по оси которого установлена транспортирующая труба 4, закрепленная своим верхним концом в перегородке 5, которая е свою очередь размещена между крышкой 2 и кор Ы„„1669531 А1 щественно для проведения реакций с газовыделением. и может быть использовано в химической промышленности и других областях народного хозяйства, а также позволяет повысить производительность путем интенсификации процесса и расширения функциональных возможностей. Аппарат содержит вертикальный цилиндрический корпус 1 с крышкой 2 и днищем 3, по оси которого внутри установлена транспортирующая труба 4, закрепленная своим верхним концом в перегородке 5. Транспортирующая труба 4 имеет расширение, на боковой поверхности которого имеются регулируемые окна 9. 19, внутри и снаружи транспортирующей тру бы, установлены смесительные насадки 12 и 13, а между корпусом и расширением 8 на транспортирующей трубе установлено со пловое устройство 20. 3 з.п. ф-лы, 1 ил. пусом 1 и делит внутренний обьем аппарата на две эоны — верхнюю сепарационную 6 и нижнюю реакционную 7. Транспортирующая труба 4 выполнена с расширением 8, на боковой поверхности которого имеются окна 9, На входе в рагширение 8 и выходе из транспортирующей трубы 4 (по ходу движения компонентов из реакционной зоны 7 в сепарационную 6) установлены завихрители 10 и 11 потока. а по высоте реакционной зоны 7 снаружи и внутри транспортирующей трубы 4 — смесительные насадки 12 и

13.

В верхней части реакционной зоны 7 под перегородкой 5 установлен перфорированный коллектор 14, соединенный с патрубками подачи исходных реагентов 15 и 16.

Внутри расширенной части транспортирую1669531 щей трубы на штоке 17 укреплено с воэможностью поворота регулирующее кольцо 18 с окнами 19, причем окна 19 расположены соответственно окнам 9, а между корпусом

1 и расширением 8 закреплено кольцевое 5 сопло 20, направленное своим выходным сечением в сторону движения реагирующих компонентов, Сепарационная эона аппарата снабжена зонтом 21, сепаратором 22, выходными 10 патрубками 23, 24 соответственно для газовой и жидкой фаз.

Аппарат работает следующим образом.

Реагенты, например водная суспензия

СаСОэ и раствор СиС!з, поступают через 15 патрубки 15, 16 и распределительный коллектор 14 в верхнюю часть реакционной зоне 7.

В процессе реакции между компонентами образуется газообразный продукт, в дан- 20 ном случае диоксид углерода, удельный объем которого в 300-500 раз выше удельного объема исходных компонентов.

Образовавшаяся газожидкостная смесь вытесняется иэ реакционной зоны 7 в сепа- 25 рационную зону 6. При этом смесь проходит через смесительные насадки 12 и 13, которые способствуют интенсивному перемещению смеси, интенсифицируя процессы массообмена, и способствуют каналообра- 30 эованию в объеме газожидкостной смеси.

В случае использования высоковяэких исходных реагентов или реагентов, содержащих твердые дисперсные включения (в данном случае частицы СаСОэ), длитель- 35 ность протекания реакции лимитируется временем диспергирования высоковяэких реагентов или временем растворения твердых дисперсных вкл очений, Для увеличения времени пребыва:ьм 40 реагентов в объеме реакционной эоны в конструкции аппарата предусмотрено промежуточное разделение (сепарация) газожидкостной смеси и возврат(рециркуляция) части потока. 45

Рециркуляция жидкой фазы осуществляется следующим образом.

В реакционной зоне аппарата, ограниченной корпусом и расширенной частью 50 транспортирующей трубы, сечение для прохода газожидкостной смеси резко уменьшается, а скорость газожидкостного потока увеличивается. В расширении транспортирующей трубы скорость газожидкостной смеси 55 соответственно снижается. Наличие завихрителя 10 потока приводит к сепарации газожидкостной смеси и образования слоя (пленки) жидкости на внутренней поверхности расширения 8 и кольца 18.

Согласно закону сохранения энергии потенциальная энергия потока, т.е. давление газожидкостной смеси, в месте сужения уменьшается, а в месте расширения возрастает, Под действием возникшего перепада давлений между внутренней полостью расширения 8 и полостью, ограниченной корпусом 1 и расширением 8, часть потока окна 9 и 19 возвращается в газожидкостный поток, движущийся между корпусом и транспортирующей трубой, Для увеличения количества рециркулирующей жидкости (кратности рециркуляции) между корпусэм и расширением транспортирующей трубы установлен сопловый аппарат, увеличивающий перепад давлений эа счет эжектирующего воздействия струи.

Поворотом регулирующего кольца 18 смещаем .окна 19 относительно окон 9, изменяя при этом сечение для прохода рециркулирующей части потока.

Предлагаемый аппарат имеет следующие отличительные существенные признаки: в аппарат введена перегородка. транспортирующая труба имеет расширение, на боковой поверхности которого имеются регулируемые окна, между корпусом и расширением транспортирующей трубы эакреплeíHî o с оoп л оo, снаружи и внутри транспортирующей трубы установлены кольцевые смеситвльные насадки.

Существенное отличие предлагаемого аппарата заключается в том, что повышение производительности аппарата, расширение

его функциональных возможностей достигаются эа счет увеличения времени пребывания реагентов в обьеме реакционной эоны, ин-;енсивном перемешивании реагирующих компонентов и регулированием времени пребывания их в аппарате. Это достигается тем, что в аппарате имеется перегородка, разделяющая его объем на реакционную и сепарационную эоны. Для увеличения времени пребывания реагентов в реакционной зоне в транспортирующей трубе имеется расширение, на боковой поверхности которого имеются регулирующие окна, а снаружи era установлено кольцевое сопло.

Для интенсивного перемешивания смеси в сепарационной зоне и в транспортирующей руба установлены смесительные насадки, Положительный эффект обеспечивается устройствами для рециркуляции жидкой фазы. интенсивным перемешиванием реагирующих компонентов, регулированием времени пребывания их в аппарате и проявляется в следующем:

1669531 полностью отсутствуют затраты энергии для перемешивания — используется энергия образовавшегося газожидкостного потока; существенно расширяются функциональные возможности аппарата — увеличивается число проводимых процессов /по роду реагирующих компонентов/, в том числе аппарат позволяет проводить реакции в средах, образующих стойкие пены, кроме того, в аппаратах данной конструкции можно проводить процессы, связанные с обработкой жидкости газом (хлорирование, ректификация, мокрая очистка газов и др.) абсорбционные процессы, осуществляемые в настоящее время в насадочных и тарельчатых колонных аппаратах; появляется воэможность производить процесс синтеза хлорокиси меди в одном аппарате взамен существующего в настоящее время каскада реакторов с механическим перемешиванием; повышается качество и выход получаемых продуктов; улучшаются условия труда, особенно при работе со средами, образующими токсичные или взрывоопасные компоненты.

Формула изобретения

1. Аппарат для проведения химических реакций, содержащий корпус с крышкой и днищем, установленную по оси корпуса транспортирующую трубу, верхний конец которой расположен под крышкой и патрубками для вывода реагентов, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения производительности путем интенсификации процесса и расширения функциональных возможностей, он снабжен

5 перегородкой, размещенной между крышкой и корпусом, а транспортирующая труба, закрепленная верхним концом в перегородке, выполнена с расширением и окнами, на боковой поверхности снабжена установлен10 ными внутри и с наружи транспортирующей трубы кольцевыми смесительными насадками и расположенным между корпусом и расширением транспортирующей трубы кольцевым соплом, меньшее сечение кото15 рого направлено в сторону движения реагирующих компонентов.

2.Аппарат пои. 1, отличаю щи йс я тем, что он снабжен расположенными под перегородкой перфорированным коллекто20 ром и над перегородкой зонтом, 3, Аппарат пои. 1, отличаю щий с я тем, что он снабжен регулирующим кольцом, укрепленным внутри расширенной ча25 сти транспортирующей трубы на поворотном штоке, при этом регулирующее кольцо имеет окна, расположенные соответственно с окнами на расширенной части транспортирующей трубы.

30 4.Аппаратпоп.1,отличающийся тем, что он снабжен установленными в начале расширения и на выходе транспортирующей трубы по ходу движения компонентов завихрителями потока.

1669531

2Т22

21

11

14

1á

19

1д

9 д

Составитель А,Телесницкий

Редактор Н.Сильнягина Техред М.Моргентал К0РР8КТоР с.шевкун

Заказ 2695 Тираж319 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбина "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101