Химический реактор для проведения процессов в гетерогенных средах

СОЮЗ СОВВТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 91103 94 В 01 8( ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ42В. Ви етельство СС ,1 3/О, 1975. г т ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИГЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) 157) 1. ХИМДЛЯ ПРОВЕДЕНИТЕРОГЕННЫХ СРЕтикальный цилиндрилированным днищемкой, крышку, вал сположенный по оси ккоторого установлентельные перегородкис целью интенсифика ИЧЕСКИЙ РЕАКТОРПРОЦЕССОВ В ГЕДАХ, содержащий вереский корпус с профи- и теплообменной рубашрамной мешалкой, расорпуса и нижний конец в подпятнике и отражаотличающийся 1 ем, что, ции процессов тепло- и массо- передачи путем турбулизации смешиваемых реагентов в высокоградиентном потоке сдвигаюших напряжений, отражательные перегородки выполнены 1-образной формы и снабжены бандажами с закрепленными на них между перегородками рассекателями, при этом перегородки расположены диаметрально перпендикулярно друг другу и закреплены в нижней части на подпятнике.2. Реактор по п, 1, отличающийся тем, что лопасти мешалки выполнены в виде уголков, при этом на радиальных полках мешалки и перегородках выполнена перфорация.3. Реактор по пп.- 2, отличающийся тем, что перфорация выполнена в перегородках и радиальных полках мешалки в форме прямоугольника, треугольника или полуокружнос 1 и со смещением относительно друг Е друга.Изобретение относится к химическому машиностроению и касается конкретно емкостных химических реакторов, снабженных тихоходными мешалками. Оно предназначено для проведения процессов в гетероген.ных средах и. может быть использовано, например, в производствах моно- и динитроанили нов, аминоантрахинонов (4 - нитроанилина, 2-хлор-нитроанилина, 2,4-динитроанилина,2-аминоантрахинона и др),Цел ь изобретения - интенсификация процессов тепло- и массопередачи путем турбулизации смешиваемых реагентов в высокоградиентном потоке сдвигающих напряжений.На, фиг. 1 изображен химический реактор, разрез; на фиг. 2 - разрез А - А на фиг. 1; на фиг. 3 - узел 1 на фиг. 1 (а и б); на фиг. 4 - мешалка с двумя парами лопастей.Химический реактор включает вертикальный цилиндрический корпус 1 с профилированным (эллиптическим) днищем 2 и тепло- обменной рубашкой 3 с патрубками 4 и 5, крышку 6 с загрузочными и разгрузочными патрубками 7, 8, вал 9, расположенный по оси корпуса 1 и опирающийся нижним концом на подпятник 10. На валу закреплена рамная мешалка, содержащая пару вертикальных лопастей 11, две пары горизонтальных лопастей 12, присоединенных под углом 45 одними концами к ступицам 13 вала 9, а другими концами - к боковым полкам вертикальных лопастей 11 и нижнюю профилированную пару 14, повторяющую профиль днища 2. Вертикальные лопасти 11 и нижние горизонтальные лопасти 14 имеют в поперечном сечении форму уголка. Края радиальных полок вертикальных лопастей 11 снабжены перфорацией 15, выполненной в форме прямоугольников, полуокружностей или треугольников (узел Б фиг. 3). Внутри корпуса 1 смонтированы отражательные перегородки 16, выполненные в виде двух .1-образных шпилек, расположенных взаимно перпендикулярно и соединенных в центре днища 2 посредством подпятника 10. Между отражательными перегородками 16 по внутренней стенке корпуса 1 размещены рассекатели 17, которые жестко прикреплены к отражательным перегородкам 16 посредством банда. жей 18. Края участков отражательных перегородок 16 и рассекателей 17, сопряженных с вертикальными лопастями 11 мешалки, также снабжены перфорацией 19, которая смещена относительно перфорации 15 вертикальных лопастей на .величину шага. Усиление турбулизации достигается также выполнением рамной мешалки с дополнительными парами вертикальных и горизонтальных лопастей, расположенных взаимно перпендикулярно основным парам (фиг, 4).Химический реактор работает следующим образом,Получение 4 - нитроанилина из 4-хлорнитробензола в 25/ц-ной аммиачной воде при 200 С и давлении 50 атм осуществляется следующим образом. Через патрубок 7 в требуемом соотношении загружается расплав 4-хлорнитробензола и аммиачная вода. Через рубашку 3 подводится греющий пар при 16 ати и включается мешалка. При вращении вала 9 нижние горизонтальные лопасти мешалки 14, повторяющие профиль днища, создают окружной поток реакционной массы. Нижние участки 11-образных перегородок препятствуют окружному движению, благодаря чему жидкость по днищу получает преимущественно радиальное движение и далее вдоль по отражательным перегородкам 16 переходит в аксиальный поток. Потеряв скорость, аксиальные потоки жидкости через центр аппарата направляются к днищу 2, чему также способствуют верхние наклоненные под углом 45 горизонтальные лопасти мешалки 12, направляющие поток жидкости сверху вниз. Вертикальные лопасти мешалки 11, взаимодействуя с отражательными перегородками 16 и рассекателями потока 17, создают высокие на- ЗО пряжения сдвига между слоями жидкости,что приводит к вихреобразовайию. Выполнение вертикальных лопастей 11 и горизонтальных 14 в форме уголков обеспечивает преимущественное направление потока в зону наибольших сдвиговых напряжений.Образовавшиеся за отражательными перегородками и рассекателями вихри в виде шнура разрушаются до более мелких вихрей, чему способствует перфорация 15 на вертикальных лопастях мешалки, а также 40 перфорация 19 - на отражательных перегородках и рассекателях потока. Мелкие энергосодержащие вихри диспергируют 4- хлорнитробензол в аммиачной воде, образуя эмульсию. Формирующиеся за отражательными перегородками и рассекателями потока вихри движутся за лопастями мешалки от периферии к центру аппарата и в циркуляционном потоке, благодаря чему гомогенизация во всем реакционном объеме происхо. дит практически мгновенно, что являетсяважным фактором в повышении эффективности работы химического реактора для аммонолиза 4-хлорнитробензола за счет интенсификации процессов тепло- и массопередачи.75 75 7 Ю Самборская дактор А. Долиниказ т 051/6В 1130лиал 7 У 75Ю Составитель А. Телесницкий Техред И. Верес Корректор М Тираж 540 Подписное ИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5ПГ 1 П Патентэ, г. Ужгород, ул. Проектная,