Реактор

СОЮЗ СОВЕТСКИХааицмдаппепРЕСПУБЛИН 319 ОО Р 28 4 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ ВУ автаюсниа седетел(56) 1, Авторское свидетельство СССР 9 373024, кл. В 01 Л 19/00, 1973.2. Заявка Франции 9 2473902, ,кл, В 01 Д 19/24, опублкк. 24,07.81. (54)(57) 1. РЕАКТОР, содержащий вертикальный цилиндрический корпус, цилиндрическую твплообменную рубаику, коаксиально установленную снаружи корпуса, распределительные элементы ;размещенные внутри рубашки, патрубкв ввода и вывода хладагекта, о т ли,.Я 010585 ч а ю щ и й с я тем, что, с целью интенсификации процесса охлаждения корпуса за счет распределения хлад- агента по наружной его поверхности в виде тонкой пленки, распределительные элементы выполнены в виде цилиндрических карманов с нижнимк кромками, направленными на наружную поверхность корпуса, а патрубки ввода хладагвнта расположены выходными концами над карманами.2. Реактор по п.1, о т л и ч а ющ и й с я твм, что, с целью повышения его надежности, он снабжен ребрами жесткости, установленными на наруаной поверхности корпуса внутри ". карманов, которые закреплены на ких.1058596 5 1 О Изобретение относится к химическим реакторам для осущестнления процессов синтеза полимерных материалов и может быть использонано при проведении химических реакций с большим тепловым эффектом в различных производствах химической промышленности.Процессы синтеза полимерных материалов обычно сопровождаются большим выделением тепла, существенная часть которого отводится через теплообменную поверхность корпуса. Для увеличения производительности полимеризаторов используют низкотемпературные теплоносители, претерпевающие фазовое превращение, Ими являются сжиженныегазы этилен, пропилен, пропан ит.д., которые при испарении имеютотрицательную температуру и обеспечи.вают необходимый отвод тепла. Использование в качестве хладагента сжиженных газов по правилам Госгортехнадзора требует пронедения прочностных расчетов корпуса и теплообменнойрубашки на давление, соответствующеедавлению упругих паров при температу..ре +20 ОС, Величина давления упругихпаров при этом составляет 20-40 ати.Использование гладкостенных корпусови теплообменных рубашек в таких случаях нецелесообразно, так как толщина стенки корпуса промышленных реакторов при этом достигает 40-б 0 мм,Полимеризаторы обычно изготавливаются из нержавеющей стали, которая имеет низкий коэффициент теплопроводности, поэтому стенка корпуса, при указанных толщинах, имела бы большое термическое сопротивление. для снижения металлоемкости аппарата и улучшения условий теплообмена используют профилированные тепло- обменные поверхности или усиливают корпус аппарата ребрами жесткости.Известен аппарат с теплообменным корпусом, который выполнен иэ витков труб с патрубками для ввода и вывода теплоносителя, причем между витками труб жестко закреплены теплоэквивалентные перегородки, образующие с витками труб внутреннюю поверхность аппарата. Внутри корпуса расположено перемещающее устройство 1.1 3.Основным недостатком данного аппа рата является то, что его практичвс" ки невозможно изготовить в промьыленном варианте. Кроме того, подача по трубам хладагента, претерпевающего агрегатное превращение, нецелесообразна ввиду их большого гидравлического сопротивления. Наиболее близким к предлагаемому является реактор, содержащий вертикальный цилиндрический корпус, цилиндрическую твплообменную рубашку, коаксиально установленную снаружи корпуса, распределительные элементы,размещенные внутри рубашки, патрубки ввода и вывода хлацагента 2 .Недостатком известного реактора является то, что при вводе сжиженного газа в нижнюю часть рубашки в кольцевом зазоре между корпусом и рубашкой пс высоте аппарата образуется поверхность раздела фаз. Смоченная жидкостью поверхность корпуса имеет температуру, равную температуре испарения хладагента, а в верхней части рубашки скапливается пароваяфаза, котсрая практически не участвует в теплообмене. Полное заполнение рубашки жидкой Фазой возможно толькопри малых тепловых нагрузках, когданет интенсивного испарения хладагента. Ввод жидкости в верхней части рубашки и ее распределение по теплообменной стенке корпуса в виде тонкого слоя по всей высоте аппарата даннойконструкции практически невозможно,так как горизонтальные ребра жесткости припятстнуют стеканию жидкой фазы. Целью изобретения является интен 5, сификация процесса охлаждения корпуса эа счет распределения хладагента по наружной его поверхности в виде тонкой пленки и повышение наружности реагента.Поставленная цель достигается тем, что в реакторе, содержащем вертикальный цилиндрический корпус, цилиндрическую теплообменную рубашку,коаксиально установленную снаружикорпуса, распределительные элементы, З 5 размещенные внутри рубашки, и патруб-.ки ввода и вывода хладагента, распределительные элементы выполнены в ниде цилиндрических карманов с нижнимикромками, направленными на наружную 40 поверхность корпуса, а патрубки нвсда хладагента расположены выходнымиконцами над карманами.Дополнительно реактор снабжен ребрами жесткости, установленными нанаружной поверхности корпуса внутрикарманов, которые закреплены на них.На фиг,1 изображен реактор, продольный разрез; на Фиг,2 - узел Т наФиг.1.Реактор содержит вертикальный .цилиндрический корпус 1, усиленныйгоризонтальными ребрами жесткости2, теплообменную рубашку 3, перемешйвающее устройство 4, тип которогозависит от перемешиваемой реакционной массы, распределительные карманы 5, расположенные между ребрамижесткости 2 и теплообменной рубашкой3 и снабженные упорами б, расположенными по периметру нижней их кромки и 60 соприкасающимися.с корпусом 1, пластины 7 для крепления карманов 5, например, к ребрам 2, патрубки 8 дляввода жидкого хладагента, расположенные над карманами 5, патрубок 9 65 дйя слива жидкого хладагента,и шту1058596 Заказ 9644/37 Подписное ВНИИГ Тираж цер 10 для выхода паров испарнвыейсячасти хладагента, штуцеры 11 длявхода и выхода реакционной массы.аппарат работает следующим образом.Реакционная масса загружаетсяили непрерывно подается в полимеризатор через штуцер 11. В процессесинтеза выделяется теплота реакции,которая частично отводится эа счетпредварительного захолаживания шихты,а частично отводитсячерез теплооб-менную стенку корпуса. Хладагент,например жидкий пропилеи, подаетсяв рубашку через патрубки 8. Карманы5 охватывают ребра жесткости 2 и образуют с корпусом 1 кольцевой зазор,величина которого определяется высотой упоров б. Определенная величина зазора позволяет образовать настенке корпуса между ребрами жесткости стекакший тонкий слой хладагента. Хладагент частично испаряется. Остатки жидкого хладагента отводятся через патрубок 9, а пар - черезштуцер 10,Тонкослойное орошение теплообменной поверхности хладагентом позволяет получить максимально возможныекоэффициенты теплоотдачи. При этомнеобходимо учитывать следующее. Диаметры промышленных аппаратов составляют 2-3 мм,а допуск на изготовление цилиндрических обечаек составляет 13 от диаметра, т.е. эллиптичность корпуса достигает 20-30 мм,Ребра жесткости привариваются к корпусу. Карман не подвергается статическим нагрузкам, кроме собственноговеса и веса удерживаемой им жидкости, поэтому он.может быть изготовлен из стойкослойного материала. Упо"ры 6 высотой 2"3 мм,путем частичнойперфорации и отбортовки кармана илииным способом выполняются по периметру нижней кромки кармана. Карманкрепится с помощью радиальных пластин 7 к ребрам жесткости, охватывая 10 их, при этом упоры б обеспечиваютзазор постояннойвеличины между нижним срезом козырька и корпусом. Такимобразом, карман 5 образует кольцевуюворонЫУ, служащую для распределения 15 хладагента, вводимого через патрубок8. Между внешней стороной кармана ирубашкой также имеется кольцевойзазор, обеспечивающий проход пара.Ьвод жидкого хладагента в нескольких д точках по высоте целесообразен тем,что при большом расходе хладагента в верхней части рубашки имела быместо слишком большая плотность орошения по периметру, что привело бык провалу жидкости и ее излишнемурасходу.Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет в аппарате с ребрами жесткости испольэоватьиспаряющийся хладагент, решить во-.прос о его распределении по теплообменной поверхности и уменьшить суммарный расход хладагента при больших,тепловых нагрузках.Экономический эффект от внедрения полимериэатора составляет58 тыс.руб. Филиал ППП "Патент",г.ужгород, ул.Проектн