Газожидкостный реактор

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ВИ) В 01 Л 10/00 ОБРЕТЕНИ фЦ / ТОРСИОМ ПЛЬСТВ ГОСУДАРСТВЕННЬ 9 КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) 1. Авторское свидетельство СССРУ 571294, кл. В 01 Л 10/00, опублик.1975.2. Авторское свидетельство СССРВ 312616, .кл. В 01 Л 1 О/00, опублик.1969. тент Франции В 2302778, Л 4/00, опублик. 1976.(54)(57) 1. ГАЗОЖИДКОСТНЫЙ РЕАКТОР, содержащий вертикальный цилиндрический корпус с крьппкой и днищем, трубные решетки, установленные в корпусе и делящие его на верхнюю и нижнюю камеры, барботажные и циркуляционвые трубы, закрепленные в трубных решетках, осевые мешалки, помещенные в циркуляциойные трубы, газоподводящую ,трубу, расположенную в.нижней камере поф оси корпуса и проходящую через днище, газораспределительное устройство, установленное на газоподводящей трубе под трубной решеткой, от" ЯО, О О А ражатель с радиальными пластинами,размещенный в верхней камере надтрубной решеткой, и штуцеры вводаи вывода реагентов, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью интенсификации процессов путем равномерного распределения газообразного реагента в яащкои при одновременном ихперемешивании, газораспределительноеустройство снабжено радиальныии перфорированными трубами и наклонныиипластинами, закрепленньвы на них,при этом вертикальные радиальныепластины расположены между циркуляционными трубами, а газораспределительное устройство выполнено в виде 3установленного с возможностью враще- у уния вокруг оси газоподводящей трубыколпака, на котором закреплены пер" орированные трубы.2, Реактор по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что наклонные пласины на радиальных перфорированных рубах расположены на верхней их стороне со стороны отверстий и перекрывают по радиусу корпуса циркуляционные трубы,а диаметр отверстий в перфорированных трубах увеличивается отцентра к периферии корпуса.Изобретение относится к конструкциями газожидкостных реакторов и можетбыть использовано для проведенияэкзотермических процессов в системах газ - жидкость, газ - суспензия.Известен химический реактор дляпдОВеделим процысоц в гетерогенныхсредах, содержащий корпус с теплообменной рубашкой, крышку, циркуляционную трубу, вал с перемешивающим.устройством, выполненным. в виде осевогонасосй, и отражатель потока в видеполутора, расположенного над циркуляционной трубой и обращенного выпуклостью к крышке технологические 15штуцеры. В данномреакторе обеспечивается хорошая циркуляция реакционной смеси за счет работы мешалки 13,Недостатком реактора является малая поверхность теплообмена, что не 20позволяет проводить в аппарате реакции с большим тепловыделением.Известен реактор, содержащий корпус, внутри которого размещен кожухотрубный теплообменник с циркуляционной трубой, в которой установлено перемешивающее устройство, контактную тарелку с форсункой, профильноеднище, коллектор для ввода жидкостиили газа, Наличие перемешивающего З 0устройства в циркуляционной трубеи профильного днища дает возможностьразвить интенсивную циркуляцию,наличие кожухотрубчатого теплообменника, позволяет отводить большое количество выделяемого тепла 23.Недостатками реактора являютсясложность изготовления профилированного днища и отсутствие равномерногогазораспределения,по барботажным 40трубам, что отрицательно сказываетсяна явлениях массотеплопереноса.Наиболее близким к изобретению по конструкции и достигаемому эффекту является газожидкостной реактор, 4 содержащий корпус, в виде кожухотрубчатого теплообменника с барботажными. и циркуляционными трубами, закрепленными в трубных решетках, верхнюю и нижнюю камеры, расположенные в нижней камере под нижней трубной решеткой мешалку в виде осевого насоса и коллектор для ввода газа, и технологические штуцеры 3Недостатком известного аппаратаявляется неравномерное распределение вводимого газа по барботажным трубам, .что усложняет проведение процессов с быстрорастворимыми газаами, протекающих с большим тепловым эффектом. Кроме того, в крупнотоннажных производствах используются реакторы, объем которых составляет несколько десятков кубических метров. Нижнее расположение привода требует, в случае выхода из строя мешалки или уплотнения, полного опорожнения аппарата изатрудняет демонтаж перемешивающего устройства.В то же время, даже при создании развитой поверхности теплообмена (несколько сот квадратных метров) объем реакционной массы внутри барботажныхи циркуляционных труб весьма незначителен по сравнению с общим объемомаппарата. В этом случае основнойобъем реакционной массы приходитсяна. нижнюю камеру, а при расположениимешалки вверху аппарата, в нижней камере возможно образование застойных зон Целью изобретения является интенсификация процессов путем равномерного распределения газообразного реагента,в жидком прн одновременном их перемешивании.Поставленная цель достигается тем, что в газожидкостном реакторе, содер- жащем вертикальный цилиндрическийкорпус с крышкой и днищем, трубные решетки, установленные в корпусе и . делящие его на верхнюю и нижнюю камеры, барботажные и циркуляционные трубы, закрепленные в трубных решетках, осевые мешалки, помещенные в циркуляционные трубы, газоподводящую трубу, расположенную в нижней камере по оси корпуса и проходящую через днище, газораспределительное устройство, установленное на гаэоподводящей трубе под трубной решеткой, от- ражатель .с радиальными пластинами, размещенный в верхней камере над трубной решеткой, и штуцеры ввода и вывода реагентов, газораспределителЬное устройство снабжено радиальными перфорированными трубами и наклонными пластинами, закрепленными на них, при этом вертикальные радиальные пластины расположены между циркуляционными трубами, а газораспределительное устройство выполненов виде установленного с возможностьювращения вокруг осн газоподводящейтрубы колпака, на котором закреплены перфорированные трубы.3 11250Кроме того, наклонные пластины на радиальных перфорированных трубах расположены на верхней их стороне со стороны отверстий и перекрывают по радиусу корпуса циркуляцнонные трубы, а диаметр отверстий в перфорированных трубах увеличивается от центра к периферии корпуса.На фиг, 1 йзображен общий вид реактора, продольный разрез; на 1 О фиг. 2 в . сечение А-А на фиг. 1", на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг.Газажидкостной реактор содержит вертикальный цилиндрический корпус 1 в виде кожухотрубчатого теплообмен ника с барботажными 2 и циркуляционными 3 трубами, закрепленными в верхней 4 и нижней 5 трубных решетках, верхнюю 6 и нижнюю 7 камеры с теплообменной рубашкой, перемешиваю" 20 щие устройства с мешалками 8 в виде осевых насосов, расположенными в циркуляционных трубах 3 коаксиально им, газораспределительное устройство 9, расположенное в нижней камере 7 под нижней трубной решеткой 5 соосно корпусу 1, выполненное в виде газового колпака 10, установленного на трубе 11, с радиальными перфорированными трубами 12, на которых смонтированы ЗО наклонные пластины 13, отражатель 14 потока, установленный в верхней камере 6 над верхней трубной решеткой 4, причем снизу к отражателю прикреплены вертикальные пластины ,15, установленные по радиусу аппара:та между циркуляционнымн трубами, штуцеры 16 для входа и выхода реагентов и штуцеры 17 для входа и выхода теплоносителя. 40Ацпарат может работать как в периодическом, так и в непрерывном режимеИсходные продукты подаются через штуцер 16, газовый реагент вводится по трубе 11 в газовый колпак 10, распределяется по радиальным перфорированным трубам 12 и выходит через от" верстия перфорации. Мешалка 8, вы О полненная в виде осевого насоса, обеспечивает интенсивную циркуляцию в едкости в аппарате, нагнетая реакционную массу в нижнюю камеру 7, где она смешивается с газом. Затем реак У ционная масса поступает в барботажные трубы 2, в которых отводится тепло реакции. Например, в производстве поликар . бонатов используется реактор синтеза объемом 63 мЗ, диаметром 3,6 м. При этом кожухотрубчатая часть содержит 3 цнркуляционных. трубы, диаметром0,9 м и более Двух тысяч барботажных труб ф 452,5 длиной 3 м, с поверхностью теплообмена более 700 и . Реакционный объем кожухотрубчатой части составляет примерно 15 мз. Остальная .З реакционная масса должна-быть размещена в нижней и верхней камерах, Так как процесс синтеза поликарбона тов периодический, проводится в несколько стадий и максимальный коэффициент наполнения аппарата составляет, 0,8, то объем нижней камеры должен быть не менее 30 м. То есть, при максимально допустимом по условиям транспортировки, диаметре аппарата 3,6 м высота нижней камеры составля- ет примерно 3,5 м.Для обеспечения необходимой интенсивности теплообмена .используются мешалки в виде осевых насосов, вра ф щающнеся с частотой 258 об/мин. Расположение приводов верхнее. Каждая из мешалок обеспечивает осевой расход 2,0 тыс. м/ч, В реактор вводит-. ся фосген, растворяющийся в жидкой . фазе практически мгновенно с очень высоким тепловым эффектом. По условиям синтеза перепад температур в .реакционном объеме не должен превышать 1 2 ; поэтому необходимо обеспечить равномерное поступление прореагировавшей реакцнонной массы в барботажные трубы, где осуществляется основной теплоотвод. При таком количестве барботажных труб невозможно 35 обеспечить ввод газа в каядую трубу через сопла или другой газораспределитель. Поэтому в аппарате целесообразно использовать вращающийся газо- распределитель в виде радиальных 40 труб, разметка отверстий в которых совпадает с разметкой отверстий под барботажные трубы в трубной решетке по радиусу аппарата. В этом случае газ, выходя из отверстий газораспре- делителя, попадает в барботажные трубы. За счет вращения устройства в работу вовлекаются все барботажные трубы, Число радиально расположенных труб 12 и отверстий зависит от рас-, хода газа и общего количества барботажных труб. Для вращения газораспределительного устройства используется гидродинамический напор, развиваемый мешалками, которые воздействуют на пластины, установленные на раДиальных трубах и образующие винт. Вращение газораспределительного устройства обеспечивает перемешивание реакционной массы и исключает образование застойных зон в нижней каме- ре.ЪНад верхней трубной решеткой имеется отражатель в виде четверти тора, на внутренней поверхности которого установлено 3 радиальные пластины,делящие верхнюю камеру на равнообъемные зоны. Это обеспечивает улучшенную гидродинамическую обстановку в аппарате и повышает надежность работы мешалок.Таким образом, предлагаемая конструкция аппарата позволяет обеспечить равномерное распределение газозщдкостной смеси по барботажным трубам даже, в случае обработки быстрорастворимых газов, и улучшает перемешивание реакционной массы в нижней камере аппарата, интенсифицируя тепломассоперенос и исключая возможность образования застойных зон,