Реактор для непрерывных процессов в жидких средах

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 В 01 J 10/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ -:

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4893359/26 (22) 24.12,90 (46).28,02.93. Бюл. ¹ 8 (71) Ленинградское научно-производственное объединение химического машиностроения (72) В.Д.Медведев, В,С.Живилов, B,Н.Поляков, Ю.Н.Яковлев. А.B,Ðåóñoâ, В.А.Даут, В.В,.Майер, Н.И, Кашенков, В.В.Бровко и А,В,Крушанин (56) Авторское свидетельство СССР

N 317403, кл. В 01 F 7/16,1972.

Патент Франции № 2380067, кл, В 01 F 7/16,1978.

Патент США N4541724,,кл. В 01 F 7/16, 1985.

Авторское свидетельство СССР

¹ 978905. кл. В 01 J 19/18, 1982, (54) РЕАКТОР ДЛЯ НЕПРЕРЫВНЫХ ПРОЦЕССОВ В ЖИДКИХ СРЕДАХ (57) Использование: изобретение относится к химическим реакторам непрерывного действия, применяемым для проведения тепломассообменных, химико-технологических

Изобретение относится к химическим реакторам непрерывного действия, применяемым для проведения тепломассообменных химико-технологических процессов в маловязких жидких средах, в частности, процесса конденсации ацетальдегида и формальдегида в присутствии щелочи в водном растворе для получения пентазритрита непрерывным способом.

Цель изобретения — повышение удельной производительности за счет исключе„„Я2„„1797989 А1 процессов в маловязких жидких средах, в частности процесса конденсации ацетальдегида и формальдегида в присутствии щелочи в водном растворе для получения пентазритрита непрерывным способом, Сущность изобретения; реактор содержит корпус с патрубками для ввода исходных компонентов и вывода готового продукта и разделенный по высоте на отдельные секции с теплообменными устройствами. Секции реактора образованы перегородками, наружные кромки которых жестко и герме-. тично соединены с корпусом, а между внутренними кромками и вращающимся валом перемешивающих устройств установлены гидрозатворы, состоящие из неподвижных наружных втулок, соединенных с внутренними кромками перегородок и соосно с ними расположенными с радиальным зазором внутренними втулками, установленными на валу, причем поверхности внутренних и наружных втулок, образующих радиальный зазор, выполнены в виде спирально-винтовых канавок взаимно противоположного направления. 2 ил, ния прямых и обратных проточек обрабаты- О ваемой среды, а также снижения энергометаллоемкости реактора, На фиг,1 показан продольный разрез: в реактора; на фиг.2 — узел гидрозатвора.

Реактор состоит из корпуса 1, разделенного перегородками 2 на отдельные секции необходимого (расчетного) объема каждая. На крышке реактора установлен мотор-редуктор 3, который вращает вал 4 и установленные на нем перемешивающие

1797989 устройства 5, расположенные в каждой отдельной секции. Вал вращается в подшипниках б и 7, На выходе иэ корпуса вал герметизируется уплотнением 8. Для создания требуемого температурного режима каждая секция снабжена теплообменным трубчатым элементом 9.

Между валом 4 и перегородками 2 установлены гидрозатворы, состоящие из неподвижных наружных втулок 10, герметично соединенных с кромками перегородок 2 (например сваркой)и соосно им располо.женных внутренних втулок 11, жестко укрепленных на валу4(например на шпонках), Втулки 10 и 11 разделены радиальным кольцевым зазором б, величина которого определяется в зависимости от габаритов реактора, скорости вращения вала с перемешивающими устройствами, вязкости обрабатываемой среды, наличие и количество твердой фазы в среде и др.

На поверхностях втулок 10 и 11 образующих радиальный зазор б выполнены соответственно винтовые канавки 12 и 13 преимущественно одинакового профиля для равенства гидравлического сопротивления указанных втулок. Направление винтоBblx канавок взаимно противоположное, т.е, если на неподвижной втулке 10 направление канавок 12 — правое (как показано на фиг.2), то на вращающейся втулке 11 направление спирали канавок 13 — левое.

Работа реактора осуществляется следующим образом, Через входной патрубок 14 непрерывно дозирующими насосами (на фиг.1 не показаны) подаются исходные компоненты, например — водная среда ацетальдегида, формальдегид, щелочь и др. компоненты в строго определенном количестве. В каждой секции они энергично перемешиваются быстроходными мешалками 5, а теплообменными трубчатыми змеевиками

9 создается необходимый температурный режим, Реакционный объем каждой секции рассчитан на строго определенное время пребывания взаимодействующих компонентов, которое обеспечивает, заданный кинетиче.ским законом, рост молекулярной цепочки, являющийся основой получения конечного продукта высокого качества.

Поэтому крайне важно, чтобы в каждой секции во время проводимой реакции обрабатываемые компоненты не перетекали бы ни в предыдущую секцию, ни в последующую. Это условие обеспечивается установкой между секциями герметичных перегородок 2 и гидрозатвора в виде втулок

10 и 11 с винтовыми канавками 12 и 1," взаимно противоположного направления.

Форма винтовых канавок может быть треугольной, трапецеидальной, овальной. полукруглой и др, Форма канавок зависит от. свойств обрабатываемой среды. Например, при обработке сред, содержащих легко разрушаемый катализатор (платина, нанесенная на частицы графита) целесообразно использовать овальные или полукруглые канавки, не имеющие острых углов, а для сред, состоящих только из жидких компонентов целесообразно использовать канавки прямоугольной или трапецеидальной формы, т.к, они имеют по две острые кромки, обеспечивающие высокие скорости сдвига (среза), а, следовательно, и высокую степень интенсификации массообмена сред, проходящих через зазор б между втулками 10 и 11, Обрабатываемая среда, попадая в указанный зазор б, величина которого может колебаться от десятых долей мм, до нескольких мм (зависит от габаритов реактора) испытывает на себе два взаимно противоположных по величине действия.

Винтовая канавка с правым направлением витка стремится протолкнуть обрабатываемую среду в последующую секцию (при вращении вала 4 по часовой стрелке, если смотреть на крышку реактора), но аналогичная винтовая канавка на противоположной втулке, но с левым направлением витка, стремится оттолкнуть эту среду обратно в секцию, В результате в зазоре б между втулками 10 и 11 устанавливается гидравлическое равновесие, обрабатываемая среда как бы "запирается" в.обьеме этого зазора б.

Она непрерывно циркулирует "перекатывается" от вращающейся поверхности втулки

11 к неподвижной поверхности втулки 10 и обратно. T.е. практические исключается как прямые, так и обратные отрицательные протечки среды из секции в секцию.

Фактически движение обрабатываемой среды из секции в секцию по высоте реактора происходит за счет подачи исходных компонентов доэирующими насосами в нижнюю секцию реактора. Поскольку реактор, как и его секции, является цельнозаполненным аппаратом, то количество поданных жидких компонентов через патрубок 14, равно количеству выгруженного продукта через патрубок 15. Такое количество обрабатываемой среды будет "протолкнуто", как через каждый гидрозатвор, отделяющий секцию от секции, так и через саму секцию, Установка гидрозатворов между секциями позволяет максимально приблизить работу секционного реактора к реальным условиям "идеального смешения" и "иде1797989 ального вытеснения" и получать продукт высокого качества.

Формула изобретения

Реактор для непрерывных процессов в жидких средах, содержащий корпус с пат- 5 рубками для ввода исходных компонентов и вывода готового продукта, внутри которого по высоте расположены поперечные перегородки, жестко закрепленные на корпусе и образующие секции с размещенными в них 10 теплообменниками и перемешивающими устройствами, закрепленными на валу, усTBHoBR8HHoM с зазором; относительно внутренних кромок перегородок, о т л и ч а юшийсятем,,что,,с целью повышения удельной производительности и снижения энерго- и металлоемкости, каждая секция снабжена гидрозатвором, выполненным е виде концентрично с зазором установленных втулок, внешняя из которых закреплена на внутренней кромке перегородок, а внутренняя — на валу, при этом втулки имеют винтовые канавки противоположного направления.

1797989

Составитель Н. Францева

Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор М, Самборская

Редактор Т, Горячева

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 733 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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