Реактор для проведения химических процессов

 

Область использования: изобретение относится к аппаратам для проведения хи1 мических реакций в гетерогенных системах газ-жидкость или жидкость - жидкость и имеет конструкцию, позволяющую использовать кинетическую энергию взаимодействующих потоков для усиления турбулизэции и создания дополнительных зон циркуляции реакционной смеси. Сущность изобретения: реактор содержит корпус, средство .ввода реагентов в виде форсунки, последовательно и соосно соединенные с ней и размещенные внутри корпуса эжектор и циклонный смеситель в виду мультигидроциклона, имеющего центральную распределительную камеру и размещенные по ее периферии циклонные элементы с патрубками для выхода утяжеленной фазы, которые выведены в приемную камеру эжектора и образуют в местах входа в нее кольцевые периферийные щели. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ сОциАлистических

РЕСПУБЛИК (si)s B 01 J 10/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4927097/26 (22) 11.04.91 (46) 15.04.93. Бюл.N. 14 (75) А.А.Куликов, А.Д.Мейлинг, М.B.Елфимов, P.À.Çàйнуллин и А, В. Карп як (56) Авторское свидетельство СССР

N 1546131, кл, В 01 J 8/10, 1988.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1584992, кл. В 01 J 19/26, 1988.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1560302, кл. В 01 J 19/26, 1987. (54) РЕАКТОР ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ (57) Область использования: изобретение относится к аппаратам для проведения хи- мических реакций в гетерогенных системах газ-жидкость или жидкость — жидкость и

Изобретение относится к конструкции аппаратов для проведения химических реакций в гетерогенных системах газ-жидкость или жидкость-жидкость с испарением легкокипящего компонента, и может быть использовано в различных производствах химической и нефтехимической промышленности, в частности, для проведения реакций в присутствии жидкофазных катализаторов, реакций с интенсивным выделением тепла, Целью изобретения является снижение энергопотребления и повышение производительности реактора путем увеличения турбул иза ции и создания дополнительных зон циркуляции реакционной смеси, . Ж 1808366 А1 имеет конструкцию, позволяющую использовать кинетическую энергию взаимодействующих потоков для усиления турбулизации и создания дополнительных зон циркуляции реакционной смеси. Сущность изобретения: реактор содержит корпус, средство ввода реагентов в виде форсунки, последовательно и соосно соединенные с ней и размещенные внутри корпуса эжектор и циклонный смеситель в виду мультигидроциклона, имеющего центральную распределительную камеру и размещенные по ее периферии циклонные элементы с патрубками для выхода утяжеленной фазы, которые выведены в приемную камеру эжектора и образуют в местах входа в нее кольцевые периферийные щели. 3 ил, На фиг.1 изображен продольный разрез реактора; на фиг.2 — разрез А-А на фиг,1; на фиг.З вЂ” разрез Б-Б на фиг,1.

Реактор для проведения химических процессов содержит вертикально установ- Ю ленный цилиндрический корпус 1 с днищем, 6д

2 и крышкой 3, средство ввода реагентов в Ос виде форсунки 4 с входными штуцерами 5, 6 ( и выходным соплом 7, соединенным с центральным штуцером 8 днища корпуса, В крышке корпуса имеется штуцер 9 для вывода продуктов реакции, В корпусе 1 соосно с форсункой 4 последовательно размещены и закреплены на днище 2 эжектор 10 и мультигидроциклон

11. Выходное сопло 7 форсунки 4 через штуцер 8 соединено с рабочим соплом 12 эжектора, а диффузор 13 эжектора соединен с

1808366 цилиндрической распределительной камерой 14 мультигидроциклона. Циклонные элементы 15 размещены осесимметрично по периферии распределительной камеры

14, соединены с ней щелевыми тангенциальными каналами 16 и обращены разгрузочными патрубками 17 вверх в полость 18 реакционного пространства корпуса 1, а патрубки 19 выхода утяжеленной фазы выведены в приемную камеру 20 эжектора и образуют в местах входа в нее периферийные кольцевые щели 21.

Существенными отличиями заявленного устройства являются последовательное и соосное соединенйе в нем форсунки, эжектора и циклонного смесителя, использование в качестве циклонного смесителя мультигидроциклона, имеющего центральную распределительную камеру и размещенные осесимметрично по ее периферии циклонные элементы, у которых патрубки выхода утяжеленной фазы выведены в приемную камеру эжектора и образуют в местах входа в нее периферийные кольцевые щели, Такое взаимное расположение узлов реактора и конструкции примененного в нем циклонного смесителя позволяют использовать кинетическую энергию взаимодействующих потоков для организации в реакционном пространстве дополнительных зон циркуляции и зон испарения низкокипящего компонента, а также создает в нем кавитационный режим мэссобмена, при котором значительно интенсифицируются химические реакции.

Реактор работает следующим образом, Реагенты 1 и 11 под избыточным давлением подаются через штуцеры 5 и 6, соответственно, в форсунку 4. В данном реакторе предпочтительнее использовать форсунку по Авторскому свидетельству

СССР ¹ 1095746, кл. F 23 D 11/34, 1982, или аналогичного типа.

В форсунке 4 потоки реагентов генерируют упругие колебания звуковой частоты и взаимодействуют. образуя высокодиспергировэнную реакционную смесь. которая через выходное сопло 7 форсунки и штуцер

8 днища корпуса реактора под избыточным давлением поступает в рабочее сопла 12 эже кто ра 10.

Реакционная смесь из диффузора 13 эжектора выбрасывается в распределительную камеру 14 мультигидроциклона 11 и, распределяясь по щелевым тангенциальным каналам 16, поступэет в циклонные элементы 15, расположенные осесимметрично, с цепью выравнивания гидродинэмических характеристик входящих потоков.

В циклонных элементах 15 реакционная смесь приобретает направленное вращательное движение. под действием которого утяжеленная фаза концентрируется вдоль стенок патрубков 29, стекая по ним в приемную камеру 20 эжектора, а облегченная фаза через разгрузочные патрубки 17 вихревыми потоками выходит в полость 18 реакционного пространства корпуса 1 реактора, Утяжеленная фаза из приемной камеры

20 инжектируется рабочим потоком, выходящим из сопла 12, и вновь возвращается в циклон н ые элементы 15. Недостающее балансовое количество инжектируемого потока восполняется за счет поступления смеси из верхней реакционной зоны корпуса 1 в приемную камеру 20 эжектора через периферийные кольцевые щели 21, При этом в системе зжектор-мул ьтигидроциклон создается зона устойчивой циркуляции реакционной смеси с повышенным содержанием утяжеленной фазы. Продукты реакции III выводятся из реактора через штуцер 9.

При проведении реакции в системе газжидкость выходящий из форсунки 4 гэзожидкостный поток возбуждает в эжекторе

10 кавитационный режим, усиливающий турбулизацию и массообмен, а в нижней зоне реактора возникают циркуляционные потоки жидкой фазы, увеличивающие время пребывания ее в аппарате, что позволяет повысить удельную нагрузку реактора.

В случае проведения экзотермической реакции в системе жидкость-жидкость, когда один из компонентов низкокипящий, в циклон ных элементах 15 и приемной камере

20 создаются зоны интенсивного его испарения, При этом циркуляционные потоки и вся реакционная масса охлаждаются, температура в зоне реакции стабилизируется, а в эжекторе возникает кавитационный режим, аналогичный тому, как это происходит при проведении реакции в системе гэз-жидкость.

При проведении реакции с использованием гетерогенного катализатора, напри-. мер, в виде комплекса. имеющего более высокую плотность относительно компонентов сырья, в устройстве за счет циркуляции утяжеленной фазы обеспечивается поддержание повышенной концентрации катализатора в зоне реакции, при относительно невысокой концентрации его в исходной смеси. Это позволяет в одном случае снизить удельный расход катализатора на процесс, в другом — интенсифицировать реакцию и увеличить производительность аппарата.

Таким образом. совокупность кавитационного воздействия на диспергировэнную

1008366 смесь реагентов, создания дополнительных зон циркуляции внутри реактора и обеспечения условий для испарения низкокипящих компонентов в зонах реакционного пространства позволяет снизить энергопотребление, значительно интенсифицировать массообмен и повысить производительность аппарата при проведении химических реакций в системах газ-жидкость и жидкость-жидкость.

Предлагаемый реактор найдет применение в процессах полимеризации, алкилирования, сульфирования, окисления и ряде других, широко распространенных в химической и нефтехимической отраслях промышленности, Формула изобретения

Реактор для проведения химических процессов, содержащий вертикальный цилиндрический корпус с днищем и крышкой, средство ввода реагентов в виде форсунки, эжектор, циклонный смеситель и штуцер вывода продуктов реакции, о т л и ч а ю щ и й5 с я тем. что, с целью снижения энергопотребления и повышения производительности за счет усиления турбулизации и циркуляции реакционной смеси форсунка, эжектор и циклонный смеситель установле10 ны соосно и последовательно соединены между собой, при этом циклонный смеситель выполнен в виде мультигидроциклона с цилиндрической распределительной камерой и размещенных осесимметрично по ее

15 периферии циклонных элементов, с патрубками выхода утяжеленной фазы, выведенными в приемную камеру эжектора и образующими в местах входа в нее периферийные кольцевые щели.

1808366

t6

Фиг3 .

Составитель А,Куликов

Редактор В.Трубченко Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор И.Муска

Заказ 1233 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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