Химический реактор для проведения процессов в гетерогенных средах

 

Использование: в химическом машиностроении. В химическом реакторе для проведения процессов в гетерогенных средах, содержащем корпус с теплообменной рубашкой, перемешивающее устройство, боковые направляющие устройства, барботер, двухрядный змеевик выполнен таким образом, что расстояние между витками змеевика "в свету" составляет 0,5-0,8 диаметра трубы змеевика, расстояние между рядами змеевиков равно 1,2 диаметра трубы и вместе с барботером он образует диффузор с конусом в нижней части реактора, а на выходе из диффузора размещается дополнительное направляющее турбулирующее устройство, выполненное в виде пяти пластин пропеллерного типа с шириной пластины, равной 1/3 ее длины, установленное под углом 90^o к направлению движения перемешивающего потока. Технический результат: увеличение интенсификации тепло- и массообменных процессов. 4 ил.

Изобретение относится к химическому машиностроению, к конструкциям реакционных аппаратов малого объема периодического действия и может быть применено для интенсификации гетерогенных процессов с большим газо- и тепловыделением в производствах химической, нефтехимической и фармацевтической промышленности.

Известен химический реактор для проведения процессов в гетерогенных средах, содержащий корпус с теплообменной рубашкой, вал с перемешивающим устройством и отражатели потока (А.с. N 571294, 1977).

Недостатком реактора является слабая интенсивность массо- и теплообменных процессов.

Наиболее близким по технической сути и достигаемому эффекту является химический реактор для проведения процессов в гетерогенных средах, содержащий корпус с теплообменной рубашкой, вал с перемешивающим устройством, барботер, двухрядный змеевик, отражательные перегородки (Васильцов Э.А., Ушаков В.Г., Аппараты для перемешивания жидких сред. Справочное пособие. - Л.: Машиностроение, Ленинградское отделение, 1979 г., 26 с., 76 с).

Недостатком реактора является конструкция отражательных устройств, которые не обеспечивают необходимую турбулизацию и как следствие не обеспечивают остаточную интенсификацию массо- и теплообменных процессов.

Цель изобретения - увеличить интенсификацию массо- и теплообменных процессов.

Поставленная цель достигается тем, что в известном реакторе для проведения процессов в гетерогенных средах, содержащем корпус с теплообменной рубашкой, перемешивающее устройство, боковые направляющие устройства, барботер, двухрядный змеевик выполнен таким образом, что расстояние между витками змеевика в свету составляет 0,5-0,8 диаметра трубы змеевика, расстояние между рядами змеевиков равно 1,2 диаметра трубы, и вместе с барботером он образует диффузор с конусом в нижней части реактора, а на выходе из диффузора размещается дополнительно направляющее турбулирующее устройство, выполненное в виде пяти пластин пропеллерного типа с шириной пластины, равной 1/3 ее длины, установленное под углом 90^o к направлению движения перемешивающего потока.

На фиг. 1 представлен реактор, на фиг. 2 - турбулирующее устройство, на фиг. 3 - элемент диффузора (змеевик с барботером), на фиг. 4 - схема направления перемешивающего потока по отношению к лопасти пластины турбулирующего устройства.

Реактор содержит корпус реактора 1 с теплообменной рубашкой 2, через центр реактора проходит вал с перемешивающим устройством 3. Двухрядный змеевик 4 вместе с барботером 5 образует корпус. По бокам реактора расположены боковые отражательные перегородки 6, а внизу реактора установлено дополнительное отражательное и турбулирующее устройство 7, выполненное в виде пяти пластин пропеллерного типа, установленное по углом 90^o к направлению движения перемешивающего потока.

Штуцера и люк в реакторе не обозначены.

Химический реактор работает следующим образом: в реактор периодическим способом через верхний люк загружаются сыпучие материалы, через боковой штуцер и барботер подаются жидкие компоненты, включается перемешивающее устройство 3 и по мере надобности включают подачу тепло- или хладоносителя в теплообменную рубашку 2 и двухрядный змеевик 4.

Выбранное расстояние между витками змеевика в свету 0,5 - 0,8d трубы змеевика и между рядами змеевика 1,2 d обеспечивает последовательное движение гетерогенного потока сверху вниз с минимальным проникновением реакционной массы в объем между наружной поверхностью змеевика и отражательными перегородками 6, дробление потока перемешивающим устройством 3, барботером 5 и далее турбулирующим и направляющим устройством 7 с турбулентным движением массы через диффузор и повторным возвратом реакционной массы во внутреннее пространство реактора. Интенсификация движения жидкости через диффузор и турбулирующее устройство позволяют резко увеличить интенсивность тепло- и массообмена с сокращением цикла периодической реакции и уменьшением выхода побочных продуктов реакции. Применение такого реактора, например, при синтезе нитромедазола нитрованием 2-метилимидазола позволяет сократить до 15-25% продолжительность цикла нитрования с уменьшением выхода побочных продуктов - вредных нитрозных газов также на 15-25% и, кроме того, улучшить экологичность самого процесса.

Формула изобретения

Химический реактор для проведения процессов в гетерогенных средах, содержащий корпус с теплообменной рубашкой, перемешивающее устройство, боковые направляющие устройства, барботер, двухрядный змеевик, отличающийся тем, что двухрядный змеевик выполнен таким образом, что расстояние между витками змеевика в "свету" составляет 0,5 - 0,8 диаметра трубы змеевика, расстояние между рядами змеевика равно 1,2 диаметра трубы и вместе с барботером он образует диффузор с конусом в нижней части реактора, а на выходе из диффузора размещается дополнительное направляющее турбулирующее устройство, выполненное в виде пяти пластин пропеллерного типа с шириной пластины, равной 1/3 ее длины, установленное под углом 90^o к направлению движения перемешивающего потока.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4