Реактор

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 710121 А 1 19) 10/О 1)5 В ЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ИСАНИЕ ИЗОБР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Черкасское производственное объединение "Азот"и Институт проблем механикиАН СССР(57) Изобретение относится к химическомумашиностроению, предназначено для проведения тепломассообменных процессов ипозволяет снизить расход реагентов за счетснижения интенсификации теплообмена идоли осмоленных продуктов в зоне смешения реагентов. Реактор содержит корпус спатрубками ввода реагента и отвода продукта, устройство для. создания струй, расположенное внутри корпуса и соединенное спатрубком ввода реагента, Устройство длясоздания струй соединено с питающей трубкой для подачи реагента, с которой соеди- .нен эжекционный канал, образованный Изобретение относится к области химического машиностроения и предназначается для проведения тепломассообменных процессов,Известен химический реактор, содержащий корпус патрубками подачи реагентов и патрубком отвода продукта, патрубок подачи одного из реагентов соединен с устройством, в котором установлены сопла, надвумя усеченными конусами, обращенными большими основаниями вниз. Выше эжек- ционного канала установлено нижнее кбльцевое сопла, образованное двумя усеченными конусами, обращенными большими основаниями вниз. Выше нижнего кольцевого сопла установлено верхнее кольцевое сопло, образованное также двумя усеченными конусами, обращенными большими основаниями вверх, при этом зазор между конусами уменьшается от центра к периферии, Между усеченными конусами установлен направляющий конус, основание которого больше меньшего основания конусов, но меньше их большего основания. Конус соединен массообменными каналами с нижним кольцевым соплом, К меньшему основанию верхнего усеченного конуса прикреплено большее основание делительного конуса, меньшее основание которого направлено вниз. К внутренним поверхностям конусов прикреплены кольцевые перегородки, верхняя напротив нижней, перекрывающая в сумме 30 - 40 живого сечения, за перегородками в усеченных конусах выполнены кольцевые отверстия. Угол конус- ности конусов образующих эжекционный канал меньше, чем у конусов, образующих нижнее сопло. 1 з.п.ф-лы, 2 ил,правляющие реагент в виде струй в разные части корпуса,Недостатком указанного реактора является недостаточно интенсивный теплообмен в зоне подачи струи, что приводит к локальным перегревам в зоне подачи струи. Кроме того, в корпусе не удается организовать движение жидкости, которое исключило бы застойные зоны в реакторе,Известен также реактор, содержащий корпус с патрубками подвода реагентов и патрубок отвода продукта, устройство для подачи одного из реагентов в виде струй закрученного относительно оси реактора. 5Недостатком, известного реактора, является недостаточно интенсивное охлаждение реакционной среды в зоне подачи струй и недостаточно интенсивное перемешивание в реакторе, что ведет к появлению за стойных зон в реакторе.Целью изобретения является снижение расхода реагентов за счет снижения доли осмоленных продуктов в зоне смешения реагентов. 15Поставленная цель достигается тем, что в реактор, содержащем корпус с патрубками ввода реагентов и вывода продуктов, устройство для создания струй, соединенное. с помощью питающей трубки с патрубком 20 подачи реагента, введены устройство для создания струй, снабженное делительным конусом, направляющим усеченным конусом, а также соединенными последовательно один с другим снизу вверх и 25 образованными каждый из двух усеченных конусов эжекционным каналом, кольцевыми нижним и верхним соплами, при этом большие основания усеченных конусов, образующие эжекционный канал и нижнее со пло ориентированы под углом к вертикали вниз, а образующее верхнее сопло - под углом к вертикали вверх, направляющий конус установлен на оси устройства в зазор между конусами, образующими верхнее со пло, а его основание направлено вверх, имеет радиус, превышающий радиус меньших оснований, но меньше радиуса больших оснований усеченных конусов, в зазоре которых он находится, массообменные ка налы установлены между областью, находящейся над направляющим конусом, и зазор между конусами, образующими нижнее сопла, а усеченнный делительный конус, направленный меньшим основанием вниз, 45 соединен большим основанием с меньшим основанием верхнего конуса, образующего нижнее сопло. Кроме того, к внутренним стенкам усеченных конусов, образующих верхнее и нижнее сопла, прикреплены коль цевые перегородки, не перекрывающие зазор между конусами, при этом в усеченных конусах выполнены отверстия, совмещенные с перегородками и расположенные ближе к стенке корпуса, чем перегородки. 55В предложенном реакторе массообменные каналы выполняют две функции: обеспечивают охлаждение реакционного раствора; обеспечивают обмен реакционного раствора между верхним и нижним циркуляционным течением, что позволяет вблизи дна поддерживать такую же температуру, что и в верхних слоях реактора.На фиг,1 изображен реактор, продольный разрез; на фиг,2 - устройство для подачи струи.Реактор содержит корпус 1, патрубки 2 ввода реагентов патрубок 3 отвода продукта, устройство 4 для создания струй, расположенное внутри корпуса и соединенное с патрубком 2 ввода реагента, устройство 4 соединено с питающей трубкой 5 для подачи реагента, с которой соединен эжекционный канал 6, образованный двумя усеченными конусами 7, обращенными большими основаниями вниз, вы Ше эжекционного канала установлено нижнее кольцевое сопло 8, образованное двумя усеченными конусами 9, обращенными большими основаниями вниз, Выше нижнего кольцевого сопла установлено верхнее кольцевое сопло 10, образованное также двумя усеченными конусами 11, обращенными большими основаниями вверх, при этом зазор между конусами уменьшается от центра к периферии. Между усеченными конусами 11 установлен направляющий конус 12, основание которого больше меньшего основания конусов 11, но меньше их большего основания. Конус 12 соединен массо- обменными каналами 13 с нижним кольцевым соплом 8, К меньшему основанию верхнего усеченного конуса 9 прикреплено большее основание делительного конуса 14, меньшее основание которого направлено вниз. К внутренним поверхностям конусов 11, 9 прикреплены кольцевые перегородки 15 верхняя напротив нижней, перекрывающие в сумме 30 - 40 оживого сечения, за перегородками в усеченных конусах выполнены кольцевые отверстия 16, Угол конусности конусов, образующие эжекционный канал меньше, чем у конусов образующих нижнее соплаРеактор работает следующим образом. Реагенты через патрубки 2 поступают внутрь корпуса. Реагент через патрубок 3 поступает в устройство для создания струй 4 через питающую трубку 5. Реагент выходит из питающей трубки 5 в виде интенсивной турбулентной струи, которая через эжекционный канал.б, образованный усеченными конусами 7, втягивает реакционный раствор, который интенсивно смешивается с подаваемым реагентом через патрубок 3. Поднимаясь вверх, часть реакционного раствора отделяется поверхностью делительного конуса 14 и разворачивается, направляется в нижнее кольцевое20 25 30 35 40 5055 сопло 8, образованное усеченными конусами 9 и в виде осесимметричной струи выходи из сопла, Во время движения между конусами 9 в зазор между ними подается из каналов 13 холодный реакционный раствор, 5 который охлаждает нагретую в результате реакции реакционную смесь. Вышедший из нижнего кольцевого сопла 8 реакционный раствор втягивается в эжекционный канал 6, в результате в нижней части реактор об разуется интенсивное циркуляционное течение, которое ликвидирует все застойные зоны. Оставшаяся часть реакционного раствора, образовавшегося в результате смешения реагента, вышедшего из трубки 5 и 5 эжекционного канала, поднимается вверх, попадает в направляющий конус 12 и далеев зазор между усеченными конусами 11, в который также попадает холодный реакционный раствор из верхней части реактора При смешении указанных растворов происходит охлаждение поднимающегося потока из трубки 5, далее раствор выходит в виде осесимметричной струи из верхнего сопла 10, доходит до стенки корпуса, поворачивает вверх и засасывается в зазор между направляющим конусом 12 и верхним усеченным конусом 11, образуя замкнутое циркуляционное течение в верхней части корпуса реактора. Таким образом, в предложенном реакторе удается осуществить интенсивное охлаждение нагретой части реакционного объема за счет охлаждения охлажденным раствором из верхней части реактора, кроме того, удается создать два циркуляционных течения, одно в нижней части реактора, другое менее интенсивное в верхней части реактора, которые ликвидируют застойные зоны, что снижает проскок непрореагировавших реагентов. Кроме того, удалось оеуществить интенсивный обмен реакционным раствором между обоими контурами циркуляции, Так часть реакционного раствора, втягиваемого через эжекционный канал, попадает в верхнее кольцевое сопло и, наоборот, часть жидкости из верхнего контура циркуляции попадает через массообменные каналы 13 в нижнее кольцевое сопло и, следовательно, - в нижний контур циркуляции,Оптимальное соотношение между шириной зазора между направляющим конусом и верхним конусом 11 к ширине зазора между конусами 11 равно 0,1 - 0,25;Установка в зазорах между конусами 9, 11 кольцевых перегородок 15 с совмещенными с их дальними краями кольцевыми отверстиями 16 позволяют на месте установки перегородок создать поток и, тем самым, с помощью эжекции через отверстия 16 подать в реакционный раствор дополнительное количество более холодного раство. ра, т.е, еще более снизить локальный перегрев. Если подаваемый через патрубок 3 газообразный продукт или инертный для реагентов гаэ, то дополнительная подача в зазоры между конусами 9 и 11 позволит повысить концентрацию жидких капель в газожидкостном потоке и, тем самым, раздробить газовую фазу до более мелких пузырьков в реакционном растворе, когда она туда попадает после выхода из сопел 8 и 10, что позволит увеличить дальнодействие выходящих асимметричных струй, т.е. интенсифицировать циркуляционное движение и теплообменные процессы.Для определения эффективности предложенного реактора проводя сравнительн ые оп ыты на лабор вторн ых моделях. В качестве рабочей среды используют лактамное масло, в которое подают аммиак. В предложенном растворе при проведении реакции нейтрализации содержание аммиака в отходящих газах составляет 9,8, в то время как в реакторе-прототипе 16,7что позволяет снизить подачу аммиака на 8.Формула изобретения 1, Реактор, содержащий вертикально установленный корпус с патрубками ввода реагентов и вывода продукта, устройство для создания струй, соединенное с помощью питающей трубки с патрубком, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения расхода реагентов за счет снижения доли осмоленных продуктов, устройство для создания струй снабжено делительным конусом, направляющим усеченным конусом, набором соединенных последовательно один с другим снизу вверх попарно усеченных конусов, образующих эжекционный кольцевой канал, нижнее и верхнее кольце-, вые сопла, при этом большее основание усеченных конусов, образующих кольцевой эжекционный канал, и нижнее сопло ориентировано под углом к вертикали вниз, направляющий конус установлен по оси в верхнем кольцом сопле, основанием направленным вверх, имеющим радиус, превышающий радиус меньших оснований конусов, в зазоре которых он находится, и образующим с ними массообменные кана- лы между областью, находящейся над направляющим конусом, и зазором между конусами, образующими нижнее кольцевое сопло, а усеченный делительный конус, направленный меньшим основанием вниз, соединен большим основанием с меньшим основанием верхнего конуса, образующего нижнее сопло.1710121 иг О 2. Реактор по п,1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что устройство для создания струй снабжено кольцевыми перегородками, прикрепленными к внутренним стенкам усеченных конусов, образующих верхнее и нижнее сопла, при этом в усеченных конусах выполнены кольцевые отверстия, совмещенные с перегородками и расположенные ближе к стенкам корпуса, чем перегород ки,1710121 10 г.2 дактор В. Бугренкова ьский комбинат "Патент", г, Ужго Производственно-и л,Гагарина, 1 Заказ 289 ВНИИПИ оставитель Ю,Мартыновехред М.Моргентал Коррект Тираж Подписноерственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5