Реактор

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕПЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик пи 956000 1) Дополнительное к авт. свид-ву -(22) Заявлено 240980 (2) 298764с присоединением заявки Мо 1 М Кл 3 В 01 3 19/ Госуаарственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(72) Авторыизобретения 1.Гельпе Р.С.фрайма 71) За яв ител 3 наме нцинс ти тург. лоЙЬяосЬйа" о Красн го ии им, ,В Московскии ордена тонкой химической рудов ехнол ОР 0 Цельсификацреакторхимичесбольшимотводаном и пдой фазыных реавращающторе в ц изобретя процес для проих реакц тепловымепла при одольном в каждоционныхйся бараелом нез ния является инт а во вращающемся едения гетероген й, сопровождаемых эффектом, за сче энергичном попер перемешивании тв из последователь он реактора типа ан или во всем ре висимо от однород ы ак Изобретение относится к реакцион ной химической аппаратуре, а более конкретно к вращающимся аппаратам барабанного типа для проведения гетерогенных химических реакций, сопровождаемых тепловым эффектом.Для гетерогенных реакций с большим тепловым эффектом применяют аппарат с псевдоожиженным слоем диспер ных частиц. Такие аппараты снабжаютс теплообменными поверхностями для подвода или отвода тепла. Их недостатком является необходимость применения твердой фазы в узком диапазоне размера частиц и зависимость интенсификации перемешивания от скорос ти газового потока.Известно также применение вращающихся реакторов с внутренним устройством в.виде винтовой поверхности и перекидных полок с отводом тепла через наружную поверхность барабана 13 .Недостатком этих аппаратов является равномерное по длине аппарата заполнение твердой фазой только при определенной их загрузке и ограничение площади теплообмена боковой поверхностью барабана, Это лимитирует производительность аппарата скоростью отвода или подвода) тепла, а также требует строго определенного количества твердой Фазы, единовременно находящейся в реакторе.Известен также реактор для проведения гетерогенных реакций, содержащий горизонтальный вращающийся барабан, перекидные полки, помещенные в барабан, шнеки для загрузки и выгруз. ки твердых материалбв, неподвижный кожух, расположенный снаружи барабана, устройства ввода и вывода тепло.носителя и привод 2.Отвод тепла через боковую поверхность аппарата существенно ограничивает его производительность и не позволяет проводить реакции большой тепловой напряженности.ности дисперсной твердой фазы и подачи газовой фазы.Поставленная цель достигается тем, что известный реактор для проведения гетерогенных реакций, содержащий горизонтальный вращающийся барабан, перекидные полки, помещенные в барабан, шнеки для загрузки и выгрузки твердых материалов, неподвижный кожух, расположенный снаружи барабана, устройства ввода и вывода теплоноси О теля и привод, снабжен вертикальными трубами с ребрами и неподвижным кольцевым коробом с герметизирующими кольцами и заслонками, закрепленными на барабане. 15Кроме того, реактор может быть снабжен трубчатыми винтовыми змеевиками, коаксиально установленными внутри барабана и соединенными с устройствами для ввода и вывода теплоносителя, причем вертикальные ребра закрепленына змеевиках.Интенсивное поперечное и продольное перемешивание достигается эа счет наклона барабана к горизонту и транспортировки твердой фазы теплообменными винтовыми поверхностями к его верхнему концу и соответствующее перемещение частиц твердой фазы к нижнему концу барабана за счет их скатывания и пересыпания с перекидных по- ЗО лок.В теплообменные трубы, подается теплоноситель (хладагент), горячий воздух, дымовые газы или холодный воздух или воздух с туманом водяных 35 капель в случае необходимости интенсивного отвода тепла. В зависимости от тепловой нагрузки может быть установлено несколько змеевиков по радиусу. В этом случае они выполняют О ся в одинаковым шагом, но теплообменные трубы образуют винтовые поверхности одного радиуса. Теплообменные поверхности в виде змеевиков могут быть выполнены на одном радиусе, но последовательно по длине аппарата, что необходимо при разбивке реактора на ряд реакционных зон с различной тепловой нагрузкой в каждой зоне, Газообразный теплоноситель (хлад- агент) подается в газораспределительную коробку с одного торца аппарата и выходит с противоположного торца через специальные заслонки, позволяющие регулировать поток теплоносителя (хладагента), 55 На фиг. 1 изображен реактор, продольны разрез; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3первый вариант выполнения узла 1 фиг.1; 60 на фиг. 4 - второй вариант выполнения узла 1 фиг. 1; на фиг. 5 - узелфиг. 1; на фиг. 6вид Б фиг. 5 на фиг. 7 - узел а фиг, 1;на фиг. 8 - вид В фиг. 7. 65 РеактоР состоит из цилиндрического вращающегося барабана 1, на кото- ром закреплены бандажи 2, опирающиеся на ролики 3. Вращение реактор получает через венцовую шестерню 4.Вращающийся реактор имеетлевую и правую торцовые днища. В горловине 5 правого днища смонтирован шнек б для подачи твердой дисперсной фазы и кольцевой невращающийся короб 7 для подачи газообразного теплоносителя (хлад- агента). Герметизация неподвижного корпуса шнека осуществляется сальником 8, Неврацающийся короб 7 сопрягается с вращающимся днищем с помощью приваренного фланца 9 и системы из кольцевых деталей 10, плотно соприкасающихся с системой вращающихся дисков 11. Система вращающихся дисков 11 сопрягается с горловиной 5 с помощью сальника 12 с буксой 13.В системе дисков 11 имеются окна 14 для прохода теплоносителя (хладагента) к змеевиКам 15, 16 и 17. Из зме - евика 17 теплоноситель (хладагент) отводится прямой трубой 18, а к змеевику 15 подводится по трубе 19, Змеевики проходят через Левую торцовую крышку и заканчиваются корпусами задвижек 20 и подвижной заслонкой 21. В горловину левой крышки вмонтирован корпус шнека 22, шнек 23 и муфта вала шнека 24. Корпус шнека не вращается и герметиэируется в горловине сальником, имеющим корпус саль ника 25 и сальниковую буксу 26, Внутренняя полость реактора может быть разделена на несколько реакционных зон (на чертеже показана разбивка на две реакционные зоны) с помощью диафрагмы 27. Для отвода тепла через наружную поверхность вращающегося реактора он охватывается неподвижным кожухом 28. Герметизация кожуха и барабана осуществляется уплотнениями 29, например, лабиринт- ного типа, Теплоноситель (хладагент) поступает р кожуха через штуцеры 30 и выходит через штуцеры 31. В зависимости от тепловой напряженности реакционных зон теплообменные змеевики могут проходить через несколько зон, например две, как внутренний змеевик 16, или располагается только в одной зоне, как, например, змеевик 15 или 17. Твердыня фаза загружается через штуцер 32, подается в реакционную зону шнеком б, Шнек б получает вращение через муфту 33, Выгрузка твердой фазы из реактора осуцествляется винтовым коробом 34, Подача и вывод исходных и прореагировавших газов осуществляется через штуцеры 32 и 35 совместно с твердой фазойКорпус 1 с бандажами 2 опираетсяна ролики 3, В кольцевой зазор 36 между кожухбм и барабаном подаетсятеплоноситель (хладагент). Внутреннее устройство барабана состоит изперекидных полок 37, зависит от диаметра аппарата, Винтовые поверхностивыполнены из винтовых змеевиков 16и 17. По трубе 19 теплоноситель 5(хладагент) поступает в змеевик 15и по трубе 18 выходит из змеевика 17.Винтовой короб 34 предназначен длязахвата частиц твердой фазы и подачиих в горловину выгружающего шнека. 10По первому варианту исполненияк змеевикам 16 и 17 приварены плоские винтовые ребра 38, располагаемые на продолжении радиуса. По второму варианту винтовые ребра 38 приварены касательно к теплообменнымтрубам.К торцовому днищу 39 приваренфланец 9. На фланце 9 болтами крепит"я система дисков 11 с окнами 14для прохода газа. Система дисков 11уплотняется на правой горловине набивкой, сжимаемой буксой 13, Кольцевой короб 7 имеет тангенциальныйввод газа. Этот короб 7 не вращается, а его сопряжение с вращающимися25дисками 11 осуществляется кольцами 10, имеющими сверления 40 дляподачи смазки на трущиеся поверхности 41. Для более полной герметизациисистемы подачи теплоносителя (хладагента)герметизирующие кольца 10 прижимаются к вращающейся системе дисков 11 пружинами 42,Крльцевой короб,7 служит для распределения теплоносителя (хладагента) З 5по теплообменным поверхностям, а штуцер 43 - для тангенциального подводак кольцевому коробу 7 потока теплоносителя (хладагента), Для компенсацииперемещений штуцера 43, связанных с 40недостаточной соосностью всей системыи биению ее элементов при вращениибарабана, к нему крепится гибкий трубопровод, например, их плотной ткани.На конец трубы 44 одет корпус заслонки 21. Внутри корпуса может перемещаться шибер 45, в котором выполне- -ны эасверловки 46. С помощью шарика 47, пружины 48 шибер 45 фиксируется в определенном положении. Корпусзаслонки 21 вращается вместе с барабаном. Для передвижения шибера 45в нужное положение предусмотрено специальное устройство, представленноена фиг. 8. Это устройство состоит изнаправляющих 49, передвигаемых с помощью рычажного механизма 50, который крепится на станине и перемещается винтовым механизмом 51.Вращающийся реактор с внутреннимитеплообменными элементами работает 60следующим образом,При вращении барабана, он черезштуцер 32 шнеком б загружается твердой фазой. При этом бандажи 2 перекатываются по роликам 3. Вращающийся 65 момент реактору передает венцовая шестерня 4, По достижении номинальной загрузки твердой Фазой вращающийся реактор разогревается до нужной температуры. Для этого в кожух 28 между вращающимся реактором и неподвижным кожухом подается газообразный тепло- носитель через штуцеры 30. Из кожуха 28 теплоноситель выходит через штуцеры 31, Регулировка подачи теплоносителя в кожух 28 осуществляется арматурой, установленной на газоходах, Герметизация неподвижных и вращакщихся деталей может быть осуществлена любым типом уплотнений, например лабиринтными. В случае необходимости более быстрого разогрева барабанного реактора теплоноситель подается в неподвижный кольцевой короб 7, откуда поступает в теплообменные. змеевики 15, 16 и 17. Распределение теплоносителя по отдельным змеевикам Осуществляется с помОщью задвижек 20. Положение шибера 45 в задвижках 20 устанавливается направляющими 49,установка которых в нужном положении осуществляется рычажным механизмом .3 и винтовым механизмом 51.По достижении во вращакщемся реакторе нужной температуры в аппарат подают газообразные реагенты. Подача газообразных реагентов осуществляет- ся через штуцер 32 а вывод газообразных продуктов синтеза - через штуцер 35. Выгрузка отработанной твердой фазы осуществляется следукщим образом. Твердая Фаза захватывается винтовым коробом 34 и подается им в горловину выгружающего Шнека 23, а затемк штуцеру 35. В случае экзотермических реакций теплоноситель,;подаваемый для разогрева аппарата, заменяется на хладагент. Распределение хладагента по отдельным теплообменным поверхностям и дальнейшая регулировка подачи хладагента производится задвиж,ками 20. Положение шиберов 45 в этих задвижках фиксируется шариком 47 и пружиной 48, а их передвижение направляющими 49. Перемещение направляющих 49 помимо рычажного 50 и винтового 51 механизмами может осуществляться пневмоцилиндром или сервомотором (на Фиг. не показан). Интенсивное перемешивание твердой фазы в аппарате достигается за счет того, что твердая дисперсная Фаза подхватывается перекидными полками 37 и изза наклона реактора к горизонту пере мещается к нижнему концу барабана при скатывании с перекидных полок. Винтовые теплообменные поверхности с вертикальными ребрами 38 передвигают твердую дисперсную фазу к верхнему концу барабана, В результате достигается равномерное распределение твердой фазы по длине барабана при разной степени его загрузки. Дляболее полной отработки твердой Фазы вращающийся реактор с помощью диафрагм 27 делится на несколько реакционных зон с ограниченным переносом твердой фазы из одной реакционной зоны в другую при интенсивном пере мешивании твердой Фазы в каждой зоне,Вращающийся реактор с внутренними теплообменными поверхностями позволяет интенсифицировать гетерогенные реакции с большим тепловым эффектом, Эти два,обстоятельства дают наибольший экономический эффект в случае многотоннажного производства.Формула изобретения1. Реактор для проведения гетерогенных реакций, содержащий горизонтальный вращающийся барабан, перекидные полки, помещенные в барабан,20 шнеки для загрузки и выгрузки твердых материалов, неподвижный кожух, расположенный снаружи барабана, устройства ввода и вывода теплоносителя и привод, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью интенсификации процессов путем улучшения теплообмена и перемешивания реагентов,он снабжен вертикальными трубами с ребрами, неподвижным кольцевым коробом с герметиэирующими кольцами и заслонками, закрепленными на барабане.2, Реактор по и, 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что он снабжен трубчатыми винтовыми змеевиками, коаксиально установленными внутри барабана и соединенными с устройствами для ввода и вывода теплоносителя, причем вертикальные трубы с ребрами закреплены на змеевиках.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 163498, кл. В 01 3 1/00, 1965.2, Авторское свидетельство СССРФ 169500, кл. В 01 ,3 1/00, 1965/7 ТиражВНИИПИ Государственногопо делам изобретений113035, Москва, Ж, Р тель А.ТарасовИ.Гайду Корректор С,шекма 583 Подписнокомитета СССРоткрытийушская наб., д. 4/5