Реактор

, Шишкин, А. Э.лев и И. В. Дом 5 Кейв,анский кой ого Октяго Кра нинградский ордена и ордена Трудово ехнологический ин вета 023 (088.8)ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИ ОПИСАНИН АВТОРСКОМ(21) 328 (22) 04.0 (46) 23. (72) А. В В, .П. Щебе (71) Ле Революции Знамени т им. Ленсо (53) 66,6) 1. Авторское свидетельство СС 342655, кл. В 01 У 1/00, 1966 2. Авторское свидетельство СССР 129643, кл. В 01 Х 14/00, 196(54) (57) РЕАКТОР, содержаший вертикальный корпус, верхнюю сепарационнуюи нижнюю жидкостную камеры, барботаж"ные и циркуляционные трубы, закрепленные в трубных решетках, и технологические штуцеры, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью интенсификаций процесаа за счет повышения степени отделения от жидкой фазы твердых частицпродукта, нижняя камера снабжена сепарируюшими элементами, установленнымипод циркуляционными трубами и выполненными в виде усеченных конусов с перфорированными стенками и снабженнымина внутренней поверхности ребрами, расположенными по винтовой линии.Изобретение относится к конструкциямгазлифтных аппаратов и предназначенодля использования в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности для проведения различных химических превращений, в системе газ-жид-,кость, например, при окислении керогенасланца кислородом воздуха и тепло-массообменных процессов.Известен аппарат для системы газ 10жидкость, содержащий вертикальный цилиндрический корпус, внутри которогоразмещены барботажные и циркуляционные трубы 11 .Однако при проведении массообменныхреакций в гетерогенных средах газ-жидкость-жидкость, газ - жидкость - твердое, когда один из компонентов в процессе обработки изменяет свою плотностьили получается целевой продукт болеевысокой плотности, чем сырье, указанный аппарат, работает недостаточно эффективно. Это обьясняется тем, что дляподдержания более тяжелой фракции вовзвешенном состоянии, необходимо увеличивать интенсивность циркуляции жидкости, что достигается повышением расхода газа. Аппарат работает непрерывно,"поэтому вместс тяжелой фракцией отводятся и более легкис фракции, т.е, среднее 30время пребывания в аппарате всех компонентов одинаково.Дляулу 1 п 1 ения селективностя процессааи повышения избирательной способностижидкой фазы .-., отношению к твердой,время пребыыа.я твердой фазы должнобьль увеличено, что в этом аппарате невозможно. Снлжение расхода газа приводит к осаждены твердой фазы в доннойчас-,и ар.1 арата и если твердая фаза содержит органи веские соединения, то частицы слипаются, аг,омерируются и аппаратвьходи из строя,Необходима разборка. и чистка аппарата, что снижает производительность, анеобходимость более полного выделенияцелевых компонентов приводит к усложнению и удорожанию производства продукта. Известен реактор, содержащий верти 50 кальный корр:ус,. верхнюю сепарационную и накиюю жщпсостную камеры, барботажные и циркуляционные трубы, закрепленные в трубных решетках, и технологические штуцеры. При подаче в заполненный реакционной массой аппарат в барботажных трубах образуется газожидкостная :месь. За счет разности плотностей реакциокной массы в циркуляионной трубе и газожидкостной смеси в барбо".ажных трубах происходит циркуляция реакционной массы в обьеме аппарата, Газожидкостная смесь по барботажным трубам движется вверх, а реакционная масса по циркуляционной трубе движется вниз, Процесс массообмена происходит в основном в барботажных трубах аппарата 2 .Однако в известном аппарате в про- цессе массообмена возможно изменение удельной плотности отдельных компонентов или фракций, Кожухотрубчатыр реакторы газлифтного типа относятся к реакторам идеального смешения с интенсивной циркуляцией реакционной массы. Мас"- сообмен осуществляется в барботажных трубах, содержащих газовую фазу. Если более тяжелая фракция, обедненная целевым компонентом или претерпевшая химическое превращение : .-онверсией свыше 80%, попадает в зону массообмена, то средняя движущая сила процесса резко снижается. Это снижает интенсивность массообмена и селективность процесса, а также возможен унос непрореагировавших компонентов. Оседание тяжелой фракции на верхней трубной решетке приводит к его зарастанию и забивке вьпустного штуцера.В технологических схемах, например, для окисления керогена сланца, для более полного извлечения целевых компонентов устанавливают дополнительное оборудование усреднители-отстойники, что приводит к усложнению и удорожанию производства.Цель изобретения - интенсификация процесса за счет повышения степени от". деления от жидкой фазы твердых час:.а. прорукта.Указанная цель достигается тем, :то в реакторе, содержащем вертикальный корпус, верхнюю сепарационную и нюкнюю жидкостную камеры, барботажные и циркуляционные трубы, закреплежпе э трубных решетках, и технологические штуцеры, нижняя камера снабжена сепарирук"- щими элементами, установленными под циркуляционными трубами и выполненными в виде усеченных конусов с перфорированными стенками и снабжещыми на внутренней поверхности ребрами, расположенными по винтовой линии.На фиг, 1 представлен реактор, общий вид;, на фиг, 2 - сепарирующий элемент,на ( нрразрез сна фиг 2 Реактор состоит из вертикального аад :у,.ческого корпуса 1, верхней сера:. р"юсиной камеры 2, верхней 3 и нижней066 4правилу аддитивности, В реакцию с кислородом вступает органическая фаза, кото-рая после окисления растворима в воде,Твердые частицы теряют в массе и вобъеме, но их удельная плотность повы-.шается за счет возрастания доли минеральных солей,Для того. чтобыобедненнаятвердаяфаза не оседала на верхней трубной решетке и не уносилась с целевым продуктомцелесообразцо вывести ее из циркулирующей смеси, обедненная тверды фазасодержит до 20% органического целевогопродукта, склонного при больших локальных концентрациях к агломерации. С другой стороны известно, что более крупныетвердые частицы легче сепарнруются иих проще отводить из аппарата, Реак-ционная масса, выходя из нижних концовциркуляционных труб, поступает в сепарирующий элемент 17. Благодаря ребрам 22,расположенным на внутренней поверхностиполых усеченных конусов, поток закручивается. Так как сепарируюший элементвьтолнен в виде конуса, то по мере егопрохождения поток преобретает все большую скорость вращения, т.е. центробежные силы возрастают.Твердые частицы на стенках элементов агломерируются. Жидкость проходиасквозь перфорацию. Агломераты, послепрохождения сепарирующего элемента,еще некоторое время находятся во взвешенном состоянии, но турбулизация потока и скорость подъема жидкости уже недостаточны дпя их захвата и уноса вбарботажные трубы. Пока твердая фазанаходится в зоне умеренной турбулизации,т.е. в зоне осаждения, поверхность частицпродолжает обедняться органическими со-,тями и твердая фаза теряет опособностьк дальнейшей агломерации. Днище аппарата не зарастает.Жидкая фаза, сепарируясь сквозьперфорированные стенки, попадает в зонуразвитой турбулентности, образованную,входящим, потоком и потоками, поступаюпщми в барботажные трубы. Недостаточнообедненные частицы твердой фазы или мщукие частицы подхватываются потоком ивновь поступают в реакционную зону, ихохлажпение на верхней трубной решетке невозможно, так как они смываются. потоком,3 1012 4 трубных решеток, барботажных 5 и циркуляционных 6 труб. В барботажных трубах выполнены отверстия 7 для ввода в них газа. Нижняя жидкостная камера 8 выполнена в виде цилиндрической обечай ки с коническим днищем и снабжена тепло- обменной рубашкой 9.Реактор снабжен технологическими штуцерами: для подачи реакционной смеси 10, для подачи газа в аппарат .11, -для входа и выхода теплоносителя 12; для выхода отработанного газа 13, для входа и выхода теплоносителя в рубашку 14, для опорожнения аппарата 18 и для выхода готового продукта 16. В нижней камере 8 под циркуляционными трубами установлен сепарирующие элементы 17 в виде перфорированного конуса. В верхней камере установлен бризгоотбойник 18 для отделения капель 20 жидкости из потока отработанного газа,В нижней камере наблюдаются три технологических зоны: зона 19 турбулизации; зона 20 свободного осаждения и зона 21 накопления осадка, Сепарирующий элемент 17 имеет ребра 22.Реактор работает следующим образом,В заполненный жидкой реакционной массой, содержащей твердую фазу, корпус 1 непрерывно подают через штуцер 11,зе исходное сырье, например водный раствор керогена сланца, и газ, содержащий кислород, Под нижней трубной решеткой 4 образуется газовый слой, из которого газчерез отверстия 7 попадает в барботажные трубы 5; где образуется газожидкостная35 смесь. Вследствие разности плотностей жидкой фазы в циркуляционных трубах 6 и газожидкостной.смеси в барботажных трубах 5 в объеме аппарата происходит циркуляция реакционной массы. Газожид-, костная смесь по барботажным трубам движется вверх, а жидкая фаза по циркуляпионным трубам - вниз. Взаимодействие фаз происходит в барботажных трубах, Отработанный газ, предварительно осво- . бодйвшись от содержащихся в нем капель жидкости на брызгоотделителе 18, отводится из аппарата через штуцер 13, готовый продукт отводится через штуцер 16.В процессе химического взаимодейст-5 О вия реакционной массы с газом происхо дит окисление керогена слахща, Твердая фаза,:содержащая кероген сланца, на 60% состоит из солей органических соединений и на 40% - из минеральных солей. 55 Минеральные соли по пложости в 2-3 раза превосходят органические, Исходная плотность твердой фазы рассчитьпается по Использование реактора в производстве дикарбоновых кислот позволяет отказаться от усреднителей-отстойников и почти в два раза сокращает потери по ценному органическому продукту.