Барботажный реактор (его варианты)

. что, с целью интен са путем выравнива си по радиусу аппа застойных зон и пр ровавших компонент седних усеченных к ификации процесия плотности сме-.ата, уменьшения скока непрореагив, основания сонусов,соединены ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ(71) Московский ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени химико-технологический институтим. Д,И, Менделеева(56) 1. Соколов В.Н. и др. Газожидкостные реакторы. Л., 1976, с. 7.2, Авторское свидетельство СССРФ 787079, кл, В 01 Л 19/00, 1980.3. Патент США У 4062663,кл. 55-238, 1978..4, Патент ФРГ В 1961426,кл. В 01 П 3/32, 1976,5, Авторское свидетельство СССРУ 701650, кл. В 01 П 3/32, 1979.(57) 1. Барботажный реактор, содержащий цилиндрический корпус с крышкой, днищем и штуцерами для вводаи вывода исходной смеси и продуктовреакции, размещенные в корпусе поего оси с помощью закрепленных внем параллельно его оси стержней по"лые усеченные конусы, каждый последующий из которых повепнут относительно пРедыдУщего на 1800, о т л ич а ю щ и й с я тем, сйо, с цельюинтенсификации процесса путем выравнивания плотности смеси по радиусуаппарата, уменьшения застойных зони проскока непрореагировавших компонентов, основания соседних усеченных ЯО 1117079 В 01 д 19/Оо; В 01 д 10/00 конусов соединены между собой цилинд- рическими обечайками соответствующего диаметра с образованием сплошной перегородки, делящей корпус на внутреннюю и внешнюю реакционные зоны, при этом обечайка, соединенная с меньшим основанием нижнего усеченного конуса, соединена с днищем, верхний торец обечайки, соединенной с большим основанием верхнего усеченного конуса, образует с крышкой кольцевую щель, штуцеры ввода исходной смеси закреплены в днище корпуса, один из них соединен с внутренней, а другой - с внешней реакционными зонами, а штуцер вывода продуктов реакции эакреп лен в крышке корпуса.2. Реактор по п. 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что в цилиндричес- ( их обечайках выполнены продольные кна прямоугольной формы.3. Реактор по и. 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что в цилиндричес. ких обечайках выполнены поперечные щели.4, Барботажный реактрр, содержащий ффффф цилиндрический корпус с крышкой дни- ф щем и штуцерами для ввода и вывода исходной смеси и продуктов реакции, АД размещенные в корпусе по его оси с (;ф помощью закрепленных в нем параллельно его оси стержней полые усеченные конусы, каждый последующий иэ которых повернут относительно предыдущего на 180 о, о т л и ч а ю щ и й с я тем, фь1117079 поперечные щели. между собой цилиндрическими обечайками соответствующего диаметра с образованием сплошной перегородки, делящей корпус на внутреннюю и внешнююреакционные зоны, при этом обечайка,соединенная с меньшим основаниемверхнего усеченного конуса, соединена с крышкой корпусу, нижний торецобечайки, соединенной с большим основанием нижнего усеченного конуса,образует кольцевую щель с днищем,а штуцеры ввода исходной смеси и выИзобретение относится к области реакционных аппаратов, применяемых в химической, нефтехимической, микробиологической и смежных отраслях промышленности, и может быть использовано для проведения процессов в гетерогенных системах типа газ - жидкость и газ - жидкость - суспендированная твердая фаза,Известен реактор барботажный ко О лонный, выполняемый в виде вертикальной полой колонны с размещенными внизу газораспределителями - барботерами 13.В таком аппарате неодинаковая 15 плотность газожидкостной смеси по диаметру вызывает интенсивное перемешивание жидкой фазы, что, в свою очередь, приводит к снижению средней скорости процесса и его селективнос ти.Известны аппараты, разделенные по высоте различного типа тарелками, Такое секционирование позволяет несколько снизить перемешивание жидкой фазы, что увеличивает селективность процесса и выход конечного продукта 2 1.Однако его применение затруднено для процессов с наличием твердой фазы вследствие отложения катализатора или его носителя в контактных элементах тарелок.Известна конструкция многофазного контактного аппарата, содержащая уст 35 ройство, ограничивающее проход для движения фаз в осевом направлении, В его рабочей секции расположено контактное устройство из смесительных вода продуктов реакции закреплены в крышке корпуса и соединены с внутренней и внешней реакционными зонами соответственно.5. Реактор по и. 4, о т л и ч аю щ и й с я тем, что в цилиндрических обечайках выполнены продольные окна прямоугольной формы,6, Реактор по и. 4, о т л и ч аю щ и й с я тем, что в цилиндрических обечайках выполнены кольцевые 1элементов, представляющих собой цилиндрические камеры, в стенках которых выполнены отверстия для прямоточ- Фного прохождения фаз, Однако он также малопригоден для процессов с суспендированной твердой фазой и к тому же отличается громоздкостью конструкции 31.Известен тепломассообменный аппарат переменного по высоте сечения, имеющий в качестве контактных элементов усеченные полые конусные вставки, Две соседние вставки образуют устройство типа конфузор - диффузор 4 3.Однако данная конструкция не позволяет полностью исключить проскок газовой фазы. Кроме того, около 30 общего объема аппарата исключается из работы.Недостатком известных устройств является то, что они не обеспечивают равного пребывания элементов фаз в реакционной зоне, Часть потока проскакивает с входа реактора к его выходу, снижая тем самым степень превращения исходных компонентов реакции, В то время другая часть рециркулирует в реакторе или попадает в застойные эоны, что снижает выход целевых продуктов, Кроме того, с увеличением мощности производств соответственно увеличиваются и геометрические размеры (диаметр и высота) применяемых аппаратов, В результате этого возникают трудности в обеспечении равномерной плотности реагирующей смеси по сечению реактора.У стенок аппарата возникают зоны с большим содержанием жидкой фазы, в то время как в центральной части1170 группируются потоки с увеличенным по сравнению с оптимальной в смысле скорости процесса долей газовой фазы.Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является тепломассообменный аппарат для проведения процессов в гетерогенных системах газ - жидкость, газ - жидкость - жидкость и газ - суспензия, включающий цилиндриО ческий корпус, верхнюю и нижнюю крышки, газораспределительное устройство, штуцеры для ввода и вывода фаз и металлические стержни, на которых жестко закреплены усеченные в вершинах 15 полые конусные вставки, расположенные по высоте колонны навстречу друг другу вершинами, Конусные вставки расположены относительно корпуса и друг цруга на расстоянии, и каждая нижеле жащая вставка имеет площадь усеченной вершины больше, чем у вышележащей 5.Известный аппарат позволяет существенно снизить проскок газовой Фазы, однако рециркуляция жидкой фа 25 зы, обуславливающая снижение скорости процесса,.практически не уменьшается. Не удается также достичь равномерной плотности. реагирующей смеси по радиусу аппарата и равномерного распределения твердой фазы по его высоте.Целью изобретения является интенсификация процесса путем выравнивания плотности смеси по радиусу аппарата, 35 уменьшение застойных зон и проскока непрореагировавших компонентов.Поставленная цель достигается тем, что в барботажном реакторе по первому варианту, содержащем цилиндрический 40 корпус с крышкой, днищем и штуцерами для ввода и вывода исходной смеси и продуктов реакции, размещенные в корпусе по его оси с помощью закрепленных в нем параллельно его оси стерж ней полые усеченные конусы, каждый последующий из которых повернут относительно предыдущего на 180, основания соседних усеченных конусов соединены между собой цилиндрическими 50 обечайками соответствующего диаметра с образованием сплошной перегородки, делящей корпус на внутреннюю и внеш-, нюю реакционные зоны, при этом обечайка, соединенная с меньшим основа нием нижнего усеченного конуса, соединена с днищем, верхний торец обечайки, соединенной с большим основа 79 4 нием верхнего усеченного конуса, образует с крышкой кольцевую щель, штуцеры ввода исходной смеси закреплены в днище корпуса и один иэ них соединен с внутренней, а другой с внешней реакционными зонами, а штуцер вывода продуктов реакции закреплен в крьппке корпуса.В барботажном реакторе по второму варианту обечайка, соединенная сменьшим основанием верхнего усеченного конуса, соединена с крьппкой кор- и. са, нижний торец обечайки, соединенньп 1 с большим основанием нижнего усеченного конуса, образует кольцевующель с днищем, а штуцера ввода исходной смеси и вывода продуктов реакциизакреплены в крышке корпуса и соедине. ны с внутренней и внешней реакционными зонами соответственно.При этом в цилиндрических обечайках выполнены продольные окна прямоугольной формы или кольцевые поперечные щели.На Фиг. 1 изображена схема реактора по первому варианту; на фиг. 2 схема реактора по второму варианту; на фиг, 3 и 4 выполнение соответственно продольных окон и поперечных щелей.Реактор содержит цилиндрический корпус 1, крышку 2, днище 3, штуцеры для ввода исходной смеси 4 и вывода продуктов реакции 5, металлические стержни 6, закрепленные в корйусе 1 вдоль его оси, размещенные на них по оси корпуса 1 полые усеченные конуса 7, каждый последующий из кото рых повернут относительно предыдущего на 180 , при этом большие и меньошие основания их соединены между собой цилиндрически обечайками соответственно большего 8 и меньшего 9 диаметров с образованием сплошной перегородки 10, делящей корпус на внутрен нюю 11 и внешнюю 12 реакционные зоны,По первому варианту (фиг.1) сплош" ная перегородка 10 соприкасается с днищем 3 аппарата, на котором имеются два штуцера 4 для ввода исходной смеси во внутреннюю 11 и внешнюю 12 эоны соответственно. В верхней части аппарата перегородка 10 расположена иа некотором расстоянии от крышки 2.По второму варианту (фиг. 2) пере-, городка 10 не доходит до днища, а соприкасается с крышкой, на которой расположены штуцера для ввода 4 и вывода 5 смеси.1117079 Для выравнивания плотности реагирующей во внутренней и внешней зонах реактора реагирующей смеси в цилиндрических обечайках перегородки могут быть выполнены продольные окна прямоугольной формы 13 или кольцевые поперечные щели 14.Проведенные экспериментальные исследования показали, что оптимальными являются следующие геометрические размеры перегородки, Площади сечения широкого и узкого участков внутренней зоны равны соответственно площадям широкого и узкого кольцевого сечения внешней зоны. Угол наклона конуса к горизонтали составляет К = ЗОО соотношение диаметров цилиндрических 0обечаек /3 = - = 1,8-3,0, а их длина -г= 0,5-0,8 диаметра реактора 0 р.Реактор по второму варианту применим для процессов, в которых мелкоцисперсная твердая фаза значительнопревосходит по плотности жидкую фазуи которые допускают двухкратное увеличение линейной скорости реагирующейсмеси по сравнению в полым аппаратом.В противном случае предпочтительнеереактор по первому варианту,Реактор по первому варианту работает следующим образом,Реагирующая смесь через штуцеры 4поступает во внутреннюю и внешнююзоны аппарата, и, ускоряясь на узкихучастках зон, интенсивно перемешивается на широких участках, Перемешивание фаэ осуществляется не по всему объему реактора, а только в пределаходной ячейки, так как новые порциисмеси не позволяют жидкой и твердойфазам проваливаться вниз, Разделенноепо зонам протекание процесса позволяет достичь более равномерного профиляскоростей, что также уменьшает проскок фаз с входа реактора на его выход и уменьшает объем застойных зон,ответственных за снижение селективности процесса, Расположение ячеекперемешивания внутренней и внешнейзон реактора, в которых происходитнаибольшее тепловыделение, не совпадает по высоте аппарата, что позволяет исключить локальные перегревы реагирующей смеси,По второму варианту контактиру ющая смесь сначала опускается внизпо внутренней зоне, а затем поднима ется вверх по кольцевой внешней зоне Двухкратное увеличение средней линейной скорости фаз по сравнению с 25 однопроходной организацией движенияфаз также выравнивает профиль скоростей жидкой фазы по радиусу и распределение твердой фазы по высоте аппа"рата,Предлагаемый реактор позволяетуменьшить обратное перемешивание жидкой фазы, рециркуляционные потоки и застойные зоны, что способствует более интенсивному протеканию процесса по всем его объеме. Расчетное увеличение производительности реак тора по сравнению с полым аппаратом составляет 12-157,.писн иал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная НИИП по 13035Тир Государств лам изобре осква, Жж 32нногоенийРау комитета СС открытий ская наб.,