Газожидкостный реактор

союз советскихСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 80 А 19) ( 1) 51) 5 В 01 1.) ЕТЕНИЯ ОБ ИСАН ЕТЕЛЬСТВУ СКОМУ К ательскии идов и реанов, А.Н.Доку.Сергеев р. Газожидкостные рестроение, 1976, с. 185. ескому едставй реакя газов жду ния впичной и Целью ия тепенного ов киди изображен роеактор и схема его продольный одзна фиг.2; на фиг,4 иг.5 - разрез В-В ное перемешивалькими перфоринцентрическимми и сепарационич омуэв г.1 схематичес стный торн ыи обвязки рез; на - разре на фиг.2 ющее у рованн окружно ными ка ю и предсткостный реаксыщения газов ена между ни(3 газожидко ; на фиг.2 фиг,3 - раз 3 Б-Б на фи рез А-А г,2; наф - ротор с неско о ко городка; на фиг.6 стройство ыми и стям пере мерами. тенсификация нкого гомогеньших объемов газа и послеГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Всесоюзный научно-исследовтехнологический институт гербицгуляторов роста растений(57) Изобретение относится к химичи нефтяному машиностроению и прляет собой роторный газожидкостнытор, предназначенный для насыщенижидкостями и тепломассообмена меми, Изобретение может применятьсщевой, биологической, лакокрасодругих отраслях промышленности.изобретения является интенсификацломассообмена за счет тонкого гомогдиспергирования небольших объем Изобретение относится к и нефтяному машиностроени ляет собой роторный газожид тор, предназначенный для на жидкостями и тепломассообм ми,Цель изобретения - ин тепломассообмена за счет то ного диспергирования небсл жидкости в больших объемах дующего их четкого разделен кости в больших обьемах газа и последуо щего их четкого разделения. Газожидкостный реактор содер, ит корпус, расположенные в нем кольцеву 1 о камеру, соединенную с патрубком ввода газа, кольцевые перфорированные по концентрическим окружностям перегородки, соединенные с валом, и стационарную перфорированную перегородку, смонтированную между ротарным перемешивающим устройством и кольцевой камерой. Перфорированная перегородка имеет кольцевую проточку с радиальными отверстиями в пазах. Роторное перемешивающее устройство снабжено с торца, контактирук)щего с кольцевой камерой, циркуляционными, нагнетательными и переточными каналами, а с другого торца - сепарационными камерами и в центре газовсасываюгцей камерой, соединенной с газаподводяшим патрубком исепарационными камерами, Соединенные с валом кольцевые перфорированные по концентрическим окружностям перегородки имеют перфорацию в виде расположенных под углом каналов, направленных выходами в сторону вращения роторного перемешивающего устройства, 1 з.п. ф-лы, 6 ил.10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Аппарат состоит из рэзьемного корпуса 1, снабженного патрубками для подвода газа 2, для отвода прореагировавшего газа 3 и жидкого продукта 4 и кольцевой камерой 5, например, полуторообразной формы. Во внутренней полости разьемного корпуса 1 на приводном валу 6 смонтировано роторное перемешивающее устройство 7, снабженное кольцевыми перфорированными по концентрическим окружностям перегородками 8, роль которых частично выполняют и перемычки 9 роторного перемешивающего устройства 7.В разьеме корпуса 1, между роторным перемешивающим устройством 7 и кольцевой камерой 5 смонтирована стационарная перфорированная перегородка 10, имеющая патрубок 11 для подвода жидкости и кольцевую проточку 12 с радиальными отверстиями 13 в пазах 14. Роторное перемешивающее устройство 7 снабжено с торца, контактирующего с кольцевойкамерой 5, циркуляционными 15, нагнетательными 16 и переточными 17 каналами, а с другого торца - сепарационными камерами 18 и в центре газовсасывающей камерой 19, соединенной с газоподводящим патрубком 2 и сепарационными камерами 18. Кольцевые, перфорированные по концентрическим окружностям перегородки 8 и перемычки 9 роторного перемешивающего устройства 7 имеют перфорацию в виде расположенных под углом каналов 20 и 21, направленных выходами в сторону вращения роторного перемешивающего устройства 7.Газожидкостной реактор рекомендуется снабдить трубопроводной обвязкой 22, предусматривающей многократную частич- ную или полную циркуляцию газа через аппарат, например, по схеме, приведенной на фиг,1.Газожидкостной реактор работает следующим образом.Роторное перемешивающее устройство7 приводится во вращение от приводного вала 6, При этом в газовсасывающей камере 19 за счет действия центробежных сил в нагнетательных каналах 16 создается разрежение.Газ, например, хлор, засасывается изтрубопроводной обвязки 22 через патрубок 2 в газовсасывающую камеру 19 и поступает в нагнетательные каналы 16. Здесь газ, двигаясь к периферии роторного перемешивающего устройства 7, сжимается и при совпадении пазов 14 перфорированной перегородки 10 с выходом из нагнетэтельных каналов 16 выбрасывается в кольцевую камеру 5. В пазах 14 скорость потока возрастает, давление падает, В результате зтрго,в кольцевую камеру 5 эжектируется жидкость, например расплавленный фенол, подаваемый через патрубок 11 и распределяемый кольцевой проточкой 12 по радиальным отверстиям 13,Полуторообразные стенки кольцевой камеры 5 отбивают поток по направлению к входу в циркуляционные каналы 15 и пере- точные каналы 17. Циркуляционные каналы 15 роторного перемешивающего устройства 7 нагнетают своими стенками газожидкостную, крупнодисперсную фракцию и при совпадении их каналов с пазами 14 выбрасывают порциями в кольцевую камеру 5 на рециркуляцию. Одновременно в осевом зазоре между роторным перемешивающим устройством и стенками стационарной перфорированной перегородки 10 и в ее пазах 14 создаются гидроакустические колебания и микровихри, которые совместно с механическим воздействием стенок роториого перемешивающего устройства 7 осуществляют тонкое гомогенное диспергирование газожидкостного потока (практически до туманообразного состояния). В кольцевой камере 5 возникает кольцевой вихрь, периферийные крупнодисперсные слои которого поступают постоянно на рециркуляцию, а затем (в частично отсепарированном виде) в переточные каналы 17, В них же поступают и центральные тонкодиспергированные частицы закрученного в кольцевой вихрь потока (фиг.2). В переточных каналах 17 происходит сжатие туманообразной среды и повышение ее концентрации, что ведет к укрупнению жидких, прорЕагировавших с газом, частиц, Далее эта рабочая среда вылетает через каналы 20 и дросселируется в сепарационных камерах 18. Давление и температура потока падают, частицы конденсируются, укрупняются. Танген циальная скорость потока по мере приближения к оси сепарационных камер 18 возрастает (за счет сохранения момента количества движения). Следовательно, будет возрастать и центробежная сила, которая будет отбрасывать выносимые потоком частицы жидкости к периферии, т.е, в сепарационных камерах (одной или нескольких) будет осуществляться четкое разделение газожидкостного потока на жидкость и газ. Жидкость, в данном случае расплавленный хлорфенол, будет отводиться через патрубок 4 к потребителям,а пары соляной кислоты и остаточный хлор (абгаз) могут направляться на повторную реакцию в газовсасывающую камеру 19 или на дальнейшую обработку в патрубок 3 Газожидкостный реактор может работать в качестве дегазатора разделителя, на 168188020 25 30 35 40 50 55 примердля отделения жидкости от газа или жидкости. В этом случае дегазируемая или сепарируемая жидкость подается через патрубок 2 в газовсасывающую камеру 19, а из нее по нагйетательным каналам 16 в кольцевую камеру 5. При прохождении пазов 14 стационарной перфорированной перегородки 10 она диспергируется и закручивается стенками кольцевой камеры 5 в кольцевой вихрь. Далее продиспергированный и подвергнутый гидроакустическому воздействию в пазах 14 поток поступает в циркуляционные каналы 15 и в переточные каналы 17, Здесь жидкость сжимается и выбрасывается с высокой скоростью за счет избыточного давления и окружной скорости роторного перемешивающего устройства 7 в сепарационные камеры 18. В сепарационных камерах 18 тангенциальная составляющая жидкостного потока по мере приближения его к оси сепарационных камер возрастает, давление падает, жидкость вскипает и разделяется на легкие и тяжелые фракции и пары жидкости отводятся по патрубку 3, а тяжелые и обезгаженные периферийные слои жидкости - по каналу 21 и патрубку 4 к потребителю,Газожидкостный реактор может работать в качестве диспергатора-классификатора. В этом случае рабочая среда, например газ - твердое тело или жидкость - твердое тело обрабатывается по схеме работы роторного газожидкостного реактора-тепломассообменного устройства или по схеме дегазатора-разделителя с последующим разделением продукта в сепарационных камерах на твердую фазу, отводимую через патрубок 4, и более легкую фазу, отводимую через патрубок 3, При этом процесс диспергирования происходит в кольцевой камере 5 за счет циркуляции, механического истирания твердых частиц и их разрушения в осевом зазоре между роторным перемешивающим устройством и стационарной перфорированной перегородкой 10, а также за счет гидродинамического воздействия на частицы с последующим их выбросом в сепарационные камеры 18. Здесь дисперсия подвергается классификации на более тонкую фракцию, выносимую с потоком через пвтрубок 3, и крупнодисперсную фракцию, удаляемую через патрубок 4, Роторный газожидкостный реактор может работать и по известной схеме, т.е, когда жидкости много, а газа мало, В этом случае жидкость подается через патрубок 2, а газ - в патрубок 11. При этом вытекающая из нагнетательных каналов 16 жидкость эжектирует газ, поступающий из радиальных отверстий 13 в кольцевую камеру 5. Далее 10 15 смесь закручивается в кольцевой камере 5 в кольцевой вихрь, получает новый импульс давления в циркуляционных каналах 15, выбрасывается в виде пульсирующего потока через пазы 14 вновь в кольцевую камеру 5, поступает в переточные каналы 17 и разделяется на жидкость и абгаз в сепарационных камерах 18. При этом кольцевой вихрь в кольцевой камере 5 не будет раскручиваться роторным перемешивающим устройством 7, так как. пазы 14 на входе и выходе гасят стенками стационарной перфорированной перегородки 10 окружную скорость кольцевого вихря, Следовательно, в кольцевой камере 5 не возникает "кольцевого жидкостного затвора", так как отсутствует центробежная сила, его вызывающая. Про-, веденные эксперименты подтверждают сказанное, что позволяет не устанавливать в кольцевой камере 5 полукруглые радиальные перегородки для гашения окружной скорости кольцевого вихря, совпадающей с окружной скоростью роторного перемешивающего устройства 7. Это упрощает конструкцию, расширяет сферу применения роторного газожидкостного реактора и делает его работу надежной,Во всех случаях и схемах работы наличие пазов 14 на входе и выходе кольцевой камеры 5 создает гидроакустическое и кавитационное воздействие на циркулирующий в кольцевой камере 5 и каналах 15-17 ротор- ного перемешивающего устройства 7 поток. Это обеспечивает равномерное и тонкое диспергирование взаимодействующих (жидких, твердых и газообразных) сред друг в друге, что на два - три порядка увеличивает поверхность контакта взаимодействующих фаз,Технико-экономическая эффективность изобретения заключается в использовании большого числа физических эффектов и глубины их использования, а именно механическое разрушение (истирание, удар), центробежные силы (поле, давление, разряжение); колебания (гидродинамические, гидроакустические); кавитация. Все эти факторы совместно с известными (смешение, турбулизация, пленочный эффект, эффект увеличения поверхности контактирующих фаз и т.д.) позволяют осуществлять тонкое гомогенное диспергирование небольших обьемов жидкости в больших обьемах газа и, следовательно, высокую интенсивность тепломассообмена. а также качественное последующее разделение продуктов реакции.Годовой экономический эффект от использования изобретения около 15 тыс. руб.на один аппара, производительность 5-.6м /ч. Формула изобретения 1, Газожидкостный реактор, содержащий корпус, расположенные в нем кольцевую камеру, соединенную с патрубком ввода газа, кольцевые перфорированные по концентрическим окружностям перегородки, соединенные с валом, и перфорированную перегородку, смонтированную между роторным перемешивающим устройством и кольцевой камерой, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью интенсификации тепломассообмена путем тонкого гомогенного диспергирования небольших объемов жидкости в больших объемах газа и последующего их четкогоразделения, перфорировэнная перегородка снабженакольцевой проточкой с радиальными отверстиями в пазах, а роторное перемешивающее устройство снабжено с торца,5 контактирующего с кольцевой камерой,циркуляционными, нагнетательными и переточными каналами, а с другого торца -сепарационными камерами и в центре газовсасывающей камерой, соединенной с пат 10 рубком ввода газа и сепарационнымикамерами,2, Реактор по п.1, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью интенсификации процессасепарации, кольцевые перегородки, соеди 15 ненные с валом, имеют перфорацию в видерасположенных под углом каналов, направленных выходами в сторону вращения роторного перемешивающего устройства.1 б 81880 Составитель С, Баранова фсЕбедактор Н. Лазаренко Техред М.Моргентал Корректор И. Муска аказ 3357 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открыти 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 и ГКНТ СС Производственно-.издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина,