Реакционный аппарат

(19) (11 604462 1)5 В 01 1 19/8 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЭСБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ЗОБРЕТЕНЕТЕЛЬСТВУ ПИСАНИ А ВТОРСНОМУ СВИ тенсифика еактор со внутри к ционцая т м устройс цие элект 341би нцигун Бюл. 11) Б,Л,Б Н,П,Ц а 88)свидетВ 01 1видетелС 12 В ельство ССС 19/18) 1970 ьство СССР 1/10, 1972,ИОННЬЙ АППАРАТетение отцоситскциоццых аллара(54) (57) А о я к консттов, может атах с меции ыть испольэовал йстешивающидцазнач скими перкоторые п анич для иых иро вани их тепл я процессодирования диспер ри больяет увел ве сусл ит потоках оэво ат, общий ависимост На ид; нказан ап гр аф ки конструкс перемеши г. 1 по иг,2 -рабочейпотока имог реды и отво т высоты ра и отношеци коро проведениярования) сус- и значительхимической,медицинсомьппленности, яется повьппе- интенсификав за счет по- боты теплообния дополнипотока рабоплово оложе- площания теплообменника н труб тепл ьного зазо ды ,(21) 4621507/2 (22) 19.1288 (46) 07.1190. (72) В.И.Лосик А,Г,Белоножкцн и А,Т,Яковлева (53) 66.023(08 (56) Авторское Р 312616, кл.Авторское с Р 456827, кл,Изобретение относится ции реакционных алларато вающими устройствами для в них процессов дисперги пендирования и других пр ных тепловых нагрузках в нефтехимической, пищевой кой и других отраслях прЦелью изобретения янл ние производительности, ция жидкофазных процесса вьппения эффективности ра менных устройств и созда тельного циркудяционного изводительность путем ин жидкофазцых процессов. Р жит вертикальный корпус рого расположена циркуля с винтовым перемешивающи вом, приводимым во враще приводом, Внутри аппарата имеетсятакже кожухотрубчатый теплообменник,Новым является то, что теплообменникустановлен внутри циркуллционцой трубы коаксиальцо ей с радиальным зазором. Верхний торец кожуха теплообменника расположен на одном уровне сторцом ццркуляционцой средь) причемплощадь радиального зазора составляет 0,7-1,0 площади всех труб тепло- добменцика, 1(ожухотрубчатый теллооб- фменцик расположен над перемешивающимустройством на высоте 1,5-2,0 диаметра винта от нижней трубной диски,1 з.л.ф-лы, 2 ил,обменника.Реакционный аппарат содержит корпус 1, винтовое перемешивающее устройстВр 2 и встроенный кожухотрубный теплообменник 3, расположенный внутри циркуляционной трубы 4,перемешивающее устройство 2 приводится во вращение нижним электроприводом 5, Теплообменник 3 состоит из нижней 6и верхней 7 трубных досок, теплообменных труб 8 и наружного кожуха 9. Между кожухом 9 теплообменника и циркуляционной трубой 4 имеется радиаль 5 ный зазор 10. Кольцевое пространство ,11 образовано между циркуляционной трубой 4 и корпусом 1, Зона А аппараа образована между перемешивающим стройством и нижней трубной доской.Аппарат работает следующим обраом.Включается электропривод 5 с винтовым перемешивающим устройством 2. Возникает циркуляционное движение ра бочей среды от винта вверх по трубам 8 теплообменника, и параллельно дополнительный циркуляционный поток движется также вверх по радиальному зазору 10 до верхнего уровня цирку 20 ляционной трубы 4 и далее поворачивает вниз по кольцевому пространству 11.Зависимости фиг,2) скорости в трубах теплообменника и в радиальном зазоре, а также отводимого теплового потока от отношения высоты расположения теппообменника над перемешиваю" щим устройством к диаметру винта и от отношения площади радиального зазора 0 к площади труб теплообменника приве 3 дены для аппарата вместимостью 3,2 м для производства ингибиторов коррозии. На фиг.2 обозначеныЬ - высота расположения теплообменника; д.э - диаметр винта; Ит -. скорость рабочей среды в трубах; Ъ - скорость рабочей среды в зазоре; ф - отводимый тепловой поток; Р - пгощадь радиального зазора Р - площадь труб тэплообэ т 40 менника.На фиг,2 видно, что в диапазоне отношения Ь/й = 1,5"2,0 наблюдается максимальная скорость рабочей среды в трубах теплообменника и в радиальном зазоре, что приводит к увеличению отводимого теплового потока. Расположение теплообменника,на оптимальной высоте при Ь/Й, = 1,5-2,0 позволяет увеличить скорость рабочей среды, отводимый тепловой поток и, соот ветственно эффективность теплообменника При расположении теплообменника на близком расстоянии от винта при Ь/Й с 1,5 возникают потери на удар при входе в теплообменник, что. вызы- Ф55 вает увеличение гидравлического сопротивления, . увеличение потребляемой мощности на перемешивание, уменьшение скорости жидкости, соответственно,коэффициента теппоотдачи, величины отводимого теплового потока. При увеличении отношения Ь/й2,0 возникаетувеличение гидравлического сопротивления вследствие отрыва потока отстенок, создания за винтом вихревойзоны (в зоне А аппарата), что уменьшает скорость рабочей среды, коэффициент теплоотдачи и отводимый тепловой поток.Поскольку гидравлическое сопротивление пропорционально коэффициентусопротивления и обратно пропо ционально площади сечения К =/Г , акоэффициент сопротивления труб теплообменника больше коэффициента сопротивления радиального зазора, то длявыравнивания скоростей в радиальномзазоре и в трубах теплообменника площадь радиального зазора выбираетсяР, = Г, (0,7-1,0)вНа Фиг.2 видно, что в диапазонеотношения площадей Г/Р = 0,7"1,0скорости в трубах теплообменника и в,радиальном зазоре близки, Это приводит к уменьшению неоднородности распределения концентраций рабочей среды и температур по объему аппарата,увеличению производительности аппарата, улучшению свойств конечного продукта,Вследствие того, что теплообменникустановлен внутри циркуляционной трубы с.радиальным зазором между кожухомтеплообменника и циркуляционной трубой, а верхний его торец расположенна одном уровне с торцом циркуляционной трубы, эффективно используетсявся теплообменная поверхность теплообменника, так как в данной конструкции наружная поверхность теплообменника по наружному диаметру и всей высоте кожуха интенсивно омывается рабочей средой, циркулирующей по радиальному зазору,Вследствие этого происходит интенсивный теплообмен между теплоносителем в межтрубном пространстве и рабочей средой в кольцевом зазоре при . максимальной поверхности теплообмена, определяемой максимальным диаметром и всей высотой кожуха теплообменника, улучшается эффективность работы теплообменника и увеличивается количество теплового потока, Отводимого (подводимого) теплоносителем.Увеличена интенсивность перемешива.ния вследствие дополнительного цирку ляционного потока рабочей среды по радиальному зазору ддоль высоты на" ружного кожуха теплообменника, так как создание дополнительного циркуляционного потока в аппарате позволяет выравнять температурное поле и уменьшить неравномерность распределения 1 О концентрации рабочих сред во всем объеме аппарата, интенсифицировать процесс теплообмена жидкофазных процессов, увеличить производительность аппарата. 15Поскольку гидравлическое сопротивление обводного канала меньше гидравлического сопротивления всех труб теплообменника (в зависимости от их количества и диаметра), то для выравнивания скоростей в радиальном зазоре и в трубах площадь кольцевого зазора в аппарате выбирается 0,7"1,0 площади всех труб теплообменника. Это приводит к выравниванию скоростей рабочей среды в трубах теплообменника и в кольцевом канале, к интенсификации перемешивания, выравниванию температур и концентраций по объему аппарата, к интенсификации кидкофаэных про- ЗО цессов.Вследствие установки теплообменника над перемешивающим устройством на высоте 1,5-2,0 диаметра винта от нижней трубной доски значительную долю объема нижней части аппарата занимает теплообменник, и возникает воэможность начала циркуляционного движения при минимальном коэффициенте заполнения аппарата, т,е. увеличивается диа О пазон применения аппарата при широком изменении коэффициента его заполнения, что необходимо дляряда химико-технологических процессов. Так, по предложенному решению разработан аппарат для 15 производства ингибиторов коррозии, в котором коэффициент заполнения по требованию технологического процесса должен изменяться от 0,3 до 0,70.Благодаря установке теплообменни" 5 О ка над перемешивающим устройством на высоте 1,5-2 диаметра винта от нижней трубной доски при данной конструкции над винтом в зоне А аппарата нет потерь мощности на вихреабразование,поетерь скоростного напора винта, что поз воляет увеличить скорость в трубах теплообменника, увеличить коэффициенттеплоотдачи от реакционной среды, повысить эффективность работы теплообменника н аппарата в целом.Особенно эффективен этот реакционный аппарат для проведения процессовпри больших тепловых нагрузках при перемешивании систем жидкость - жидкость, жидкость -гаэ, жидкость - твердые частицы.Таким образом, использование изобретения позволит существенно повысить эффективность работы реактора и резкоувеличить пр 1 изводительность аппарата. Формула изобретения1, Реакционный аппарат, содержащий корпус, циркуляционную трубу, встроенный кожухотрубчатый теплообменник, винтовое перемешивающее устройство с электроприводом, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повьнпення производительности, интенсификации жидкофаэных процессов за счет повьнпения эффективностИ рабсты теплообменных устройств и создания дополнительного циркуляционного потока рабо ей среды, теплообменник установлен внутри циркуляционной трубы, коаксиально ей, с радиальным зазором между кожухом теплообменника и циркуляционной трубой, при этом верхний его торец расположен на одном уровне с торцом циркуляционной трубы, а площадь радиального зазора между циркуляционной трубой и кожухом теплообменника составляет 0,7-1,0 площади всех труб теппообменника.2, Аппарат по и.1, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью расширения диапазона применения при широком изменении коэффициента з аполнения аппарата и повышения в теплообменнике скорости циркуляции рабочей среды, он установлен над перемешиваюппм устройством на высоте 1,5-2,0 диаметра винта от нижней трубной доски.1 б 04462 ЙоРФэ ф г А.Телесницкийлийнык Корр т Техред едактер 0 равцовам-" Гааа аееюаюетаюаюе аказ 34 15 Тираж 418 Подписноесударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГК113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 1 Ироизводственно-издательский комбинат Патент , г. Ужгород, ул.