Трубчатый реактор

) .ЪЩ 1593 ОП ЕНИ ИЕИ ТОРС(54 К 57) 1,ТРУБЧАТЫЙ РЕА щий змеевик, каждая секц полнена из двух верти соединенных поворотны включает входной, центра ной участки, диспергаторы и вывода компонентов и пр отличающийся т повышения эффективности ног радоваМ 62465,льство ССС4, 1970. Фиг 1 СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ВИДЕТЕЛЬСТКТОР, содержаия которого выкальных труб, ми коленами, и льный и выходи патрубки ввода одуктов реакции, ем что с целью работы и сниже1593696 ния экономических затрат, диспергаторы расположены во входных участках секций, диаметр трубы выходного участка каждой секции больше диаметра входного. участка и меньше диаметра центрального участка, при этом выходной конец входного участка соеДинен с входом центрального участка посредством диффузора, а выход центрального участка связан посредством конфузора с поворотным коленом. Изобретение относится к химическому машиностроению, предназначено для осуществления химических реакций в жидкофазных дисперсныхсистемах и может быть использовано, например, в производствах нитроанилинов 2,4-динитроанилина,2-нит роанилина, 4-нитроанилина и др.).Известен трубчатый реактор, выполненный в виде концентрически расположенных змеевиков, которые размещены в цилиндрической емкости 1),Недостатком данного реактора является низкая эффективность процесса и громоздкость аппаратуры.Наиболее близким к изобретению является реактордля окисления нефтяных остатков, выполненный в виде трубчатого змеевика, составленного из прямых труб и поворотных колен 2) . Для повышения эф. фективности работы на системах жидкость - газ внутри труб установлены кольца и серповидные полукольца.Недостаток данного реактора заключается в его низкой эффективности, которая связана с. выполнением реактора из труб постоянного проходного сечения. Медленно протекающие жидкофазные химические реакции (несколько минут) требуют одновременного выполнения двух взаимоисключающих условий: создания реакционного объема, в котором должна полностью завершаться реакция, и обеспечения такой скорости движения дисперсной системы (эмульсии) в этом объеме, при которой предотвращается ее расслоение. При большом проходном сечении труб скорость потока 0,05-0,5 м/с) дисперсные системы расслаиваются, поверхность контакта фаз резко уменьшается, поэтому эффективность процесса также снижается. При малом проходном сечении труб (скорость потока 5 - 10 м/с) обеспечиваются наиболее благоприятные условия для получения высокодисперсных систем, а следовательно, и для высокой эффективности протекания процессов тепло 2. Реактор по и. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что соотношение проходных сечений входных. центральных и выходных участков труб составляет соответственно 1:(3- 20):(100-1000).3. Реактор по и. 1, отл и ч а ю щи й с я тем, что диспергаторы выполнены в виде установленных по оси труб стержней, образующих с внутренней поверхностью труб кольцевой зазор. массообменэ и химических превращений,Однако общая длина такого реактора можетдостигать нескольких тысяч метров, чтооказывается нецелесообразным как конст 5 рутивно, так и экономически. Применениеже трубчатого реактора, выполненного ввиде концентрических змеевиков, для работына больших скоростях потоков невозможноиз-за возникновения центробежной силы,10 способствующей появлению обратного эффекта - расслоения эмульсии.Цель изобретения - повышение эффективности работы и снижение экономическихзатрат,15 Поставленная цель дотигается тем, чтов трубчатом реакторе, содержащем змеевик, каждая секция которого выполнена издвух вертикальных труб, соединенныхповоротными коленами, включает входной, цен 20 тральный и выходной участки,диспергаторы и патрубки ввода и выводакомпонентов и продуктов реакции, диспергаторы расположены во входных участкахсекции, диаметр трубы выходного участка25 каждой секции больше диаметра входногоучастка и меньше диаметра центральногоучастка, при этом выходной конец входногоучастка соединен с входом центральногоучастка посредством диффузора, а выход30 центрального участка связан посредствомконфузора с поворотным коленом, а такжетем, что соотношение проходных сеченийвходных центральных и выходных участковтруб составляет соответственно 1;335 20):100 - 1000), а диспергаторы выполнены ввиде установленных по оси труб стержней,образующих с внутренней поверхностьютруб кольцевой зазор,40, На фиг. 1 изображен трубчатый реактор,разрез; на фиг. 2 - труба-диспергатор; на фиг, 3 - трубчатый реактор, смонтированный в цилиндрической емкости; на фиг. 4 - разрез А - А на фиг, 3: на фиг. 5 - разрез Б-Б 45 на фиг,3.Реактор включает входные участки труб - диспергаторыи 2, центральные участки труб 3; выполняющие функции реакционных колонн, и выходные участки труб - гид- роэлеваторы 4. Трубы соединены между 5 собой посредством диффузоров 5, конфузоров 6 и поворотных колен 7. На входе в реактор к диспергатору 1 присоединена цилиндроконическая насадка 8, в которую вмонтирован изогнутый под 90 патрубок 9. 10 Основные элементы реактора оснащены теплообменными рубашками 10-12, кото-. рые имеют патрубки 13 и 14 для подвода и отвода теплоносителя или хладоагента, а также температурные компенсаторы 15 и 5 16. Проходное сечение диспергаторов (фиг. 2) в форме кольца образуется путем монтажа по оси трубыцилиндрического стержня 17. центровка которого осуществляется направляющими лепестками 18, 20Вариант трубчатого реактора, размещенного в цилиндрической емкости (фиг; 3), предусматривает монтаж реакционных. колонн и гидроэлеваторов в распределительной решетке 19, которая устанавливается на 25 корпусе 20 цилиндрической емкости. Верхняя часть реактора закрывается, крышкой 21, через патрубки 22 и 23 которой проходят труба-диспергатор 1 и конечная труба-гидроэлеватор 4. Корпус 20 снабжен патруб ками 24 и 25 для подвода и отвода теплоносителя или хладоагента.Работа трубчатого реактора на примере непрерывного производства 2,4-динитроанилина осуществляется следующим обра эом.В спутный поток 5-ной аммиачной воды, непрерывно поступающей в цилиндроконическую насадку 8 под давлением 25- 30 ати с температурой около 180 С, через 40 патрубок 9 при таких же температуре и давлении подается плав 2,4-динитрохлорбензола. В диспергаторе 1 скорость потока до, стигает 5-10 м/с, благодаря чему 2,4-динитрохлорбензол диспергируется в .45 аммиачной воде, образуя эмульсию, С помощью диффузора 5 скорость потока эмульсии снижается до 0,01-О,05 мс. Эмульсия поступает в верхнюю чеЬь реакционной колонны 3, где, в основном, осуществляется 50 реакция аммонолиза 2,4-динитрохлорбен-" зола, Время расслоения эмульсии определяет время контакта фаз. Не вступившие в реакцию капли 2,4-динитрохлорбензола коалесцируют в нижней части реакционной колонны 3 и попадают в конфузор 6, в котором скорость потока снова увеличивается до 0,5-1,5 м/с, обеспечивая транспортировку крупных капель через поворотные колена 7 трубой-гидроэлеватором 4 в трубу-диспергатор 2, в котором осуществляется вторичное дробление капель 2,4-динитрохлорбензола в потоке аммиачной воды и образовавшихся продуктов реакции, Вновь образованная эмульсия поступает во вторую реакционную колонну 3 и тд, до полного превращения 2,4- динитрохлорбензола в 2,4-динитроанилин. На выходе из реактора продукты реакции через дросселирующее устройство (не показано) поступают на выделение, известным способом. Рубашки 0-12 дозволяют автономно поддерживать и изменять температуру в каждом элементе трубчатого реактора с учетом выделяющегося тепла реакции.Работа трубчатого реактора может осуществляться и на таких жидкофазных системах, когда плотность дисперсной фазы меньше плотности сплошной фазы (при расслоении эмульсии капли дисперсной фазы всплывают). Для таких систем трубы-дис-, пергаторы 1 и 2, насадка 8 с патрубком 9, а также диффузоры 5 присоединяются к нижнему концу колонн 3, а конфузоры 7 - к верхнему концу. При небольшой теплоте реакции целесообразно использовать трубчатый реактор, показанный на фиг. 3. Использование предлагаемого изобретения позволит перевести периодические производства нитроанилинов на непрерывный способ в отличие от периодического способа в автоклавах высокого давления, При этом мощность производства увеличивается в два раза, снижаются экономические затраты, увеличивается производительность труда в 2 раза с обеспечением полной автоматизации производства, снижаются капитальные и эксплуатационные затраты, а также повышается культура производства и улучшаются условия труда, 1593 б 9 б,Редактор А.Козор орректор А.Обручар КНТ СССР изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина,Заказ 2788 8 НИИПИ оставитель Э.Скачковехред М,Моргентал Тираж 415 Подписноеарственного комитета по изобретениям и открытиям и 113035, Москва, Ж-З 5, Раушская наб., 4/5