Массообменный аппарат для про-ведения жидкофазных реакций

Массообменный аппарат для про-ведения жидкофазных реакций

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е (п)812337

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советск ни

Социалистических

Ресттублни

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6t ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заивлеко07.06.79 (2l ) 2794125/23-26 с присоедннениете заявки ¹ (5I )AIL. Кл.

В 017 19/00, Гееудлястеенньй кемнтет

СССР ю делам нзюбретеннй к втнрыткй (23) Приоритет

Опубликовано 15.0Э 81. Бюллетень № 10 (53) УДК 66. .023(OB8.8) Дата опубликования описания 18.0 -81 (72) Авторы изобретении

А. В. Шишкин, Д. В. Баконин и:О. С. Осип (7l ) Заявитель (54) МАССООБМЕННЫЙ АППАРАТ NIH ПРОВЕДЕНИЯ

ЖИДКОФАЗНЫХ РЕАКБИЙ

Ф

Изобретение относится к массообмейт ной аппаратуре и предназначено для

1 проведения жидкофаэных реакций, например, этерификации, и может быть использовано в химической и.нефтехимической промышленностях.

Известен аппарат для проведения жид- кофазных реакций,. содержаший ксрпус с теплообменной рубашкой, коаксиально ус-. тановлещ ую циркуляционную трубу, с расположенной внутри мешалкой, raaoya,спределительное устройство, расположенное в кольцевом зазоре между циркуляционной трубой и корпусом, патрубок ввода газового или низкокипяшего компонента, в кольцевом зазоре размещен слой катализатора. Газовый или низкокипящий Компонент вводится через полый вал в.циркуляционную трубу. Осевая циркуляция реакционной массы осушествляется за счет . винтового насоса, а газораспределительная решетка и зернистый катализатор снужит для диспергирования газовой фазы и увеличения поверхности контакта фаз 5).

Недостатками аппарата такой конст- . рукции являются большое гидравлическое сопротивление споя катализатора, уменьшение реакционного объема, так как большую его часть занимает зернистая твердая фаза. Сопротивление слоя катализатора снижает интенсивность осевой циркуляции жидкости. Кроме того, в кольцевом зазоре, где расположена твердая фаза нельзя создавать высоких скоростей аазожидкостной смеси, во избежание выноса твердой фазы и ее попадания в циркуляционную трубу, так как будет забиваться газораспределительная решетка.

По этой же причине над слоем катализатора нельзя установить ограничительную сетку.

Селективность: процесса массообмена, идущего с химической реакцией, во мно-.

roM определяется созданием равномерного температурного поля по печению аппарата.

Сплошной слой катализатора и небольшая скорость газожидкостной смеси, проходящей сквозь него, не обеспечивает интен812337

30 сивное перемешивание жилкой фазы по радиусу аппарата, снижают турбулентность, т.е. уменьшают конвективный теплообмен. Это недопустимо в ряде процессов органи:ческого .синтеза, например в производстве компонентов для получения синтетического волокна..Так как в таких случаях превышение градиента температур более чем на 5 С приводит к образованию побочных веществ, снижающих качество целевого продукта.

При проведении процессов этерификации, например соединения расплава адипиновой кислоты с метанолом, в производстве себациновой кислоты, необходимо максимальное использование низкокипящего компонента (метанола). Для чего необходимо максимальное смешение получающейся паровой фазы с жидкостью, что невозможно беэ применения специальных диспергирующих устройств и интенсивной циркуляции жидкости, способствующих захвату пузырей газа и удержание их в жидкой фазе. В приведенном примере это тем более важно, что процесс этерификации идет при 200оС, a температура кипения метанола в условиях процесса не превышает

115 С. Таким образом вводимый жидкий метанол моментально переходит в паровую фазу и для увеличения поверхности контакта фаз и полного использования метанола, образующуюся в виде пузырей паровую фазу, необходимо задерживать в жидкости

Бель изобретения — интенсификация процесса массообмена и максимальное использование газового или низкокицящего компонента за счет увеличения поверхности компонента фаз.

Указанная цель достигается тем, что аппарат снабжен кольцевым коллектором, 1 расположенным на внутренней поверхности циркуляционной трубы между ее верхним срезом и мешалкой, соединенным с патрубком ввода газового или ниэкокипящего компонента, при этом кольцевой коллектор имеет в сечении форму четверти тора. Кроме того целесообразно выпол нять днище коллектора перфорированным, а газараспределительное устройство выполнять в виде сеток, диаметр ячеек которых уменьшается по высоте аппарата.

На чертеже изображен аппарат.

Аппарат содержит .корпус 1 с теплообменной рубашкой 2, коаксиальна усгановленную циркуляционную трубу 3 с расположенной внутри мешалкой 4, гаэораспределительное устройство 5, выполненное в виде сеток, диаметр ячеек которых

55 уменьшается по высоте аппарата, патрубок

6 ввода газового или низкокипящего компонента, кольцевой коллектор 7 с перфорированным днищем 8, соединенный с патрубком 6 ввода газового или ниэкокипящего компонента, патрубок S ввода жидкого реагента, патрубок 10 вывода целевого продукта 10, и технологические штуцера 11 для ввода и вывода теплоносителя.

Массообменный аппарат работает следующим образом.

Реакционная смесь, подается через патрубок 9, а через патрубок 6 и коллектор 7 поступает ниэкокипящий или газовый компонент, Интенсивная циркуляция смеси обеспечивается мешалкой

4. Если реакция идет с большим тепловым эффектом, то циркуляционная труба

3 может быть выполнена в виде теплоаЬменного элемента.

Поступающий в реактор низкокипящий компонент вскипает,. но он подхватывается циркулирующим жидкостным потоком и поступает в нижнюю часть аппарата.

Мешалка 4 диспергирует газовую фазу, что увеличивает поверхность контакта фаз. При поступлении гаэожидкостной смеси в кольцевой зазор между циркуляционной трубой 3 и корпусом 1, она проходит последовательно сквозь сетки 5, в результате чего происходит диспергирование пузырей; Количество сеток и диаметр ячейки выбираются в зависимости от абьемного газосоде ржания гаэожицкостной смеси и скарости реакций. Раз. мер ячеек сеток по высоте аппарата уменьшается, что способствует получению более мелких пузырей, причем верхняя сетка должна обеспечивать такую дисперсность газовой фазы, чтобы силы поверхностного натяжения обеспечили время существования пузырей достаточное для попадания гаэожидкостной смеси в циркуляционную трубу.

Выполнение кольцевого коллектора с перфорированным днищем в виде четверти тара исключает выход образующейся паровой фазы или вводимого газа на по.— верхность раздела фаз, так как скорость жидкости в коллекторе выше, чем в циркуляционной трубе и пузыри смываются потокам

Предлагаемый аппарат обеспечивает многократное диспергирование газовой фазы и многократную циркуляция гаэажидкостной смеси в аппарате. В силу этого увеличивается поверхность контак812337 та фаз, интенсифицируется массообмен и увеличивается селективность процесса.

Гидравлическое сопротивление сеток невелико. При необходимости, сетки мо гут быть выполнены иэ материала, являющегося катализатором для данного процесса. Количество сеток и расстояние между ними определяется. расчетным путем.

Между сетками сохраняется высокая турбулентность потока, что способствует, конвективному теплопереносу.

Формула изобретения

1. Массообменный аппарат для проведения жидкофазных реакций, содержащий корпус с теплообменной рубашкой, коаксиально установленную циркуляционную трубу с расположенной внутри мешалкой, газораспределительное устройство, расположенное в кольцевом зазоре между циР куляционной трубой и корпусом, и патрубок ввода газового или ниэкокипящего компонента, о r л и ч а ю ut и и с я тем, что, с целью интенсификации процесса массообмена и максимального использования газового или низкокипящего компонента за счет увеличения поверх: ности контакта фаз, он снабжен кольцевым коллектором, расположенным на внутренней поверхности циркуляционной трубы между ее верхним срезом и мешалкой, 10 соединенным.с патрубком ssoaa газового или ииэкокипящего компонента, при этом кольцевой коллектор имеет в сечение форму четверги гора.

2. Аппарат по п. 1, î r л и ч а ю—

И шийся тем, что днище коллектора выполнено перфорированным.

3. Аппарат по п. 1, о г л и ч а ю—

m и и с я тем, что гаэараспределительное устройство, выполнено-в виде сеток, диау метр ячеек когсрых уменьшается по высоте аппарата.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство, СССР

% 306866, кл. В 013 1/00, 1971.

812337

Составитель Г. Урусова

Редактор А, Йолинич Техред А. Ач Корректор Н. Бабинец

Заказ 618/7 Тираж 567 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР . по делам изобретений и открытий

11З035, Москъа, Ж ЗБ, Раушсквя наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгсрод, ул. Проектная, .4