Реактор для проведения химических процессов

СОЮЗ СОВЕТСКИХРЕСПУБЛИК 08 6 А 1 01 Л 10/00 СУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТДОМСТВО СССРОСПАТЕНТ СССР) ф. ъ, "ЯбЧ Ц 4; м":. ОТЕфф -. О КОМУ СВИДЕТЕЛЬ В ВТ(56) Авторское свидетельство СССРМ 1546131, кл, В 01 ) 8/10, 1988.Авторское свидетельство СССРМ 1584992, кл, В 01 ) 19/26, 1988.Авторское свидетельство СССРМ 1560302, кл. В 01 ) 19/26, 1987.(54) РЕАКТОР ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ХИМЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ(57) Область использования: изобретенотносится к аппаратам для проведениямических реакций в гетерогенных системгаз-жидкость или жидкость - жидкост Изобретение относится к конс аппаратов для проведения химиче акций в гетерогенных системах кость или жидкость-жидкость с исп легкокипящего компонента, и мож использовано в различных произ химической и нефтехимической п ленности, в частности, для провед акций в присутствии жидко катализаторов, реакций с интенсив делением тепла,трукции ских ре- газ-жидарениемет быть водствах ромышения рефазных ным выения является ния и повыше реактора зации и созд циркуляции рснижение пропутемния до- акционЦелью изобрет ние энергопотребле изводительности увеличения турбули полнительных зон ной смеси,ОПИСАНИЕ и- И- ие иах и имеет конструкцию, позволяющую использовать кинетическую энергию взаимодействующих потоков для усиления турбулизации и создания дополнительных зон циркуляции реакционной смеси. Сущность изобретения: реактор содержит корпус, средство ввода реагентов в виде форсунки, последовательно и соосно соединенные с ней и размещенные внутри корпуса эжектор и циклонньй смеситель в виду мультигидроциклона, имеющего центральную распределительную камеру и размещенные по ее периферии циклонные элементы с патрубками для выхода утяжеленной фазы, которые выведены в приемную камеру эжектора и образуют в местах входа в нее кольцевые периферийные щели. 3 ил,На фиг,1 изображен продольный разрез реактора; на фиг.2 - разрез А-А на фиг,1; на фиг.З - разрез Б-Б на фиг,1.Реактор для проведения химических процессов содержит вертикально установ- ОО ленный цилиндрический корпус 1 с днищем, 6 д 2 и крышкой 3, средство ввода реагентов в Ос виде форсунки 4 с входными штуцерами 5, 6 ( и выходным соплом 7, соединенным с центральным штуцером 8 днища корпуса, В крышке корпуса имеется штуцер 9 для вывода продуктов реакции,В корпусе 1 соосно с форсункой 4 последовательно размещены и закреплены на днище 2 эжектор 10 и мультигидроциклон 11. Выходное сопло 7 форсунки 4 через штуцер 8 соединено с рабочим соплом 12 эжектора, а диффузор 13 эжектора соединен сцилиндрической распределительной камерой 14 мультигидроциклона. Циклонные элементы 15 размещены осесимметрично по периферии распределительной камеры 14, соединены с ней щелевыми тангенциальными каналами 16 и обращены разгрузочными патрубками 17 вверх в полость 18 реакционного пространства корпуса 1, а патрубки 19 выхода утяжеленной фазы выведены в приемную камеру 20 эжектора и образуют в местах входа в нее периферийные кольцевые щели 21,Существенными отличиями заявленного устройства являются последовательное и соосное соединенйе в нем форсунки, эжектора и циклонного смесителя, использование в качестве циклонного смесителя мультигидроциклона, имеющего центральную распределительную камеру и размещенные осесимметрично по ее периферии циклонные элементы, у которых патрубки выхода утяжеленной фазы выведены в приемную камеру эжектора и образуют в местах входа в нее периферийные кольцевые щели,Такое взаимное расположение узлов реактора и конструкции примененного в нем циклонного смесителя позволяют использовать кинетическую энергию взаимодействующих потоков для организации в реакционном пространстве дополнительных зон циркуляции и зон испарения низко- кипящего компонента, а также создает в нем кавитационный режим мэссобмена, при котором значительно интенсифицируются химические реакции,Реактор работает следующим образом, Реагенты 1 и 11 под избыточным давлением подаются через штуцеры 5 и 6, соответственно, в форсунку 4. В данном реакторе предпочтительнее использовать форсунку по Авторскому свидетельству СССР М 1095746, кл. Р 23 О 11/34, 1982, или аналогичного типа.В форсунке 4 потоки реагентов генерируют упругие колебания звуковой частоты и взаимодействуют. образуя высокодиспергировэнную реакционную смесь. которая через выходное сопло 7 форсунки и штуцер 8 днщца корпуса реактора под избыточным давлением поступает в рабочее сопла 12 эже кто ра 10. Реакционная смесь из диффузора 13 эжектора выбрасывается в распределительную камеру 14 мультигидроциклона 11 и, распределяясь по щелевым тангенциальным каналам 16, поступэет в циклонные элементы 15, расположенные осесимметрично, с цепью выравнивания гидродинамических характеристик входящих потоков,5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 В циклонных элементах 15 реакционная смесь приобретает направленное вращательное движение. под действием которого утяжеленная фаза концентрируется вдоль стенок патрубков 29, стекая.по ним в приемную камеру 20 эжектора, а облегченная фаза через разгрузочные патрубки 17 вихревыми потоками выходит в полость 18 реакционного пространства корпуса 1 реактора,Утяжеленная фаза из приемной камеры 20 инжектируется рабочим потоком, выходящим из сопла 12, и вновь возвращается в циклонные элементы 15. Недостающее балансовое количество инжектируемого потока восполняется за счет поступления смеси из верхней реакционной зоны корпуса 1 в приемную камеру 20 эжектора через периферийные кольцевые щели 21, При этом в системе зжектор-мул ьтигидроциклон создается зона устойчивой циркуляции реакционной смеси с повышенным содержанием утяжеленной фазы. Продукты реакции 1 выводятся из реактора через штуцер 9.При проведении реакции в системе газжидкость выходящий из форсунки 4 гэзожидкостный поток возбуждает в эжекторе 10 кавитационный режим, усиливающий турбулизацию и массообмен, а в нижней зоне реактора возникают циркуляционные потоки жидкой фазы, увеличивающие время пребывания ее в аппарате, что позволяет повысить удельную нагрузку реактора.В случае проведения экзотермической реакции в системе жидкость-жидкость, когда один из компонентов низкокипящий, в циклон ных элементах 15 и приемной камере 20 создаются зоны интенсивного его испарения, При этом циркуляционные потоки и вся реакционная масса охлаждаются, температура в зоне реакции стабилизируется, а в эжекторе возникает кавитационный режим, аналогичный тому, как это происходит при проведении реакции в системе гэз-жидкость.При проведении реакции с использованием гетерогенного катализатора, например, в виде комплекса. имеющего более высокую плотность относительно компонентов сырья, в устройстве за счет циркуляции утяжеленной фазы обеспечивается поддержание повышенной концентрации катализатора в зоне реакции, при относительно невысокой концентрации его в исходной смеси, Это позволяет в одном случае снизить удельный расход катализатора нэ процесс, в другом - интенсифицировать реакцию и увеличить производительность аппарата.Таким образом, совокупность кавитационного воздействия на диспергировэннуюсмесь реагентов, создания дополнительных зон циркуляции внутри реактора и обеспечения условий для испарения низкокипящих компонентов в зонах реакционного пространства позволяет снизить энергопотребление, значительно интенсифицировать массообмен и повысить производительность аппарата при проведении химических реакций в системах газ-жидкость и жидкость-жидкость.Предлагаемый реактор найдет применение в процессах полимеризации, алкилирования, сульфирования, окисления и ряде других, широко распространенных в химической и нефтехимической отраслях промышленности,Формула изобретения Реактор для проведения химических процессов, содержащий вертикальный цилиндрический корпус с днищем и крышкой, средство ввода реагентов в виде форсунки, эжектор, циклонный смеситель и штуцер вывода продуктов реакции, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения энергопотребления и повышения производительности за счет усиления турбулизации и циркуляции реакционной смеси форсунка, эжектор и циклонный смеситель установле ны соосно и последовательно соединенымежду собой, при этом циклонный смеси- тель выполнен в виде мультигидроциклона с цилиндрической распределительной камерой и размещенных осесимметрично по ее 15 периферии циклонных элементов, с патрубками выхода утяжеленной фазы, выведенными в приемную камеру эжектора и образующими в местах входа в нее периферийные кольцевые щели.,Муска дактор В.Т Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гага 10 Заказ 1233 ВНИИПИ Составитель А,Кулик Техред М.Моргентал Тираж Подписноерственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва. Ж, Раушская наб 4/5