Похилий циліндричний обертовий реактор та застосування цього реактора

1. Похилий циліндричний обертовий реактор, що має вісь обертання, в якому зазначена вісь обертання є центральною і не паралельна горизонтальній лінії, що перпендикулярна вектору сили тяжіння, і який має щонайменше один перемішувальний засіб, причому цей перемішувальний засіб має висоту, ширину та еквівалентну довжину, що визначена як відстань між площиною, яка перпендикулярна до осі обертання і містить точку, де зазначений перемішувальний засіб починає випинатися в напрямку стінки реактора, та площиною, яка перпендикулярна до осі обертання і містить точку, де зазначений перемішувальний засіб припиняє випинатися в напрямку стінки реактора, і ця еквівалентна довжина перемішувального засобу вибрана із групи, що містить еквівалентну довжину менше ніж 1/10 довжини реактора, при цьому пе C2 2 (19) 1 3 96319 4 полягає в застосуванні перетікання сировини у Фіг.3 показує поздовжній розріз обертового пробковому режимі з метою отримання рівномірреактора, а також теоретичну довжину перемішуних властивостей гранул на виході. Оскільки в вального засобу, яка виміряна відносно до осі WO2004/018541 визначено застосування напрямобертання. Також зображено довжину обертового них лопаток або внутрішньокорпусного обладнанреактора. ня, слід вважати за доцільне обговорити конструкФіг.4 показує поздовжній розріз реактора, що цію таких напрямних лопаток, яка необхідна для має спіральний перемішувальний засіб з фактичінтенсифікації перемішування в радіальному наною довжиною, яка є відстанню, що виміряна прямку під час обертання і, також, для підтриманвздовж спіральних витків перемішувального засоня перетікання сировини у пробковому режимі. бу, які розташовані біля корпусу. US 3,767,601 описує обертовий сушильний Фіг.5 показує одне з втілень винаходу з кільапарат з внутрішньокорпусним обладнанням для кома лопатками у перетині реактора площиною, ефективного перемішування поліестерних пластіяка перпендикулярна до осі обертання. Також зовців. US 3,767,601 розкриває печі з внутрішньокображено приклад висоти шару. рпусним обладнанням для періодичних і безпереФіг.6 показує таке втілення винаходу, де коррвних процесів. Періодичний процес не може, за пус некруглий, але його зовнішня стінка обертавизначенням, забезпечувати перетікання сировини ється. у пробковому режимі, а тому ніщо в US 3,767,601 Фіг.7а та 7b відповідно показують різні засоби не вказує на те, що внутрішньокорпусному обладприєднання перемішувального засобу до стінки нанню надана спеціальна форма для перемішуреактора. вання сировини під час її перетікання у пробковоФіг.8А та 8В показують перемішувальний засіб му режимі. з отворами, що дозволяють подавати продувальЦей опис розкриває горизонтальний обертоний газ у шар гранул або кульок. вий реактор, що має вісь обертання, яка не є паФіг.9 показує різні елементи обертового реакралельною до горизонтальної лінії, що перпендитора з шаром матеріалу, що показаний у затемнекулярна до сили тяжіння, крім того горизонтальний ній зоні. реактор має щонайменше один перемішувальний Фіг.10 показує різних типи перетікання твердої засіб, причому цей перемішувальний засіб має фази всередині реактора, які виникають внаслідок висоту, ширину та еквівалентну довжину, що випідвищення швидкості обертання реактора. значена як відстань між площиною, яка перпендиФіг.11а та 11b показують відповідно тип 1 та кулярна до осі обертання ι містить точку, де зазнатип 2 внутрішніх деталей, що використані у експечений перемішувальний засіб починає випинатися риментах. в напрямку стінки реактора, та площиною, яка пеЗвичайний досвід полягає в тому, що обертові рпендикулярна до осі обертання і містить точку, де реактори з перемішувальними засобами (внутрішзазначений перемішувальний засіб припиняє виньокорпусним обладнанням) мають нижчий ступинатися в напрямку стінки реактора, і ця еквівапінь перетікання або "рівень пробкового режиму лентна довжина перемішувального засобу вибраперетікання" ніж у подібних обертових реакторах на із групи, що містить еквівалентну довжину без перемішувальних засобів (внутрішньокорпусменше ніж 1/10 довжини реактора. Далі, більш ного обладнання). Це тому, що раніше вважалося, бажані довжини перемішувального засобу є менщо внутрішньокорпусне обладнання створюватишими ніж меншими ніж 1/12 довжини реактора, ме як осьову, так і радіальну складову перемішуменшими ніж 1/14 довжини реактора, меншими ніж вання. Людина, яка займається цим на практиці, 1/15 довжини реактора, меншими ніж 1/16 довжизнає, що осьовий компонент перемішування сприни реактора, меншими ніж 1/18 довжини реактора, чиняє падіння матеріалу вперед або назад вздовж меншими ніж 1/20 довжини реактора. Крім того осі обертання, а також створює велике розмаїття показана можливість використання більше ніж властивостей і є в першу чергу результатом дії одного перемішувального засобу. будь-якого внутрішньокорпусного обладнання. Це Також розкрите, що щонайменше один переозначає, що рівень пробкового режиму перетіканмішувальний засіб має отвори для подачі продуня у реакторі з внутрішньокорпусним обладнанням вального газу всередину реактору. Також розкриповинен завжди бути меншим ніж у подібних реакте, що може бути два або більше торах без внутрішньокорпусного обладнання. перемішувальних засобів з отворами. Крім того Тут описане і сформульоване відкриття, що розкрите, що, якщо наявні два або більше переміколи еквівалентна довжина внутрішнього перемішувальних засобів з отворами, перемішувальні шувального засобу більша ніж приблизно 1/10 від засоби з'єднані таким чином, що продувальний газ довжини горизонтального реактора, осьова скламоже надходити від першого перемішувального дова перемішування більша ніж у реакторах без засобу до другого пере-мішувального засобу крізь перемішувальних засобів, проте коли еквівалентна таке з'єднання. довжина перемішувального засобу менша ніж Фіг.1 показує вид збоку відносно горизонтальприблизно 1/10, наприклад менша ніж 1/20 від доної осі обертового реактора, який містить обрані за вжини горизонтального реактора, рівень пробковобажанням пристрої для комерційно більш вигідного режиму перетікання, як тут зазначено, буде ского режиму роботи. ріше збільшуватись ніж зменшуватись, що Фіг.2 показує перетин реактора площиною, яка доведено збільшенням радіальної складової переперпендикулярна осі обертання, з одним перемітікання без відповідного збільшення осьової склашувальним засобом, що також відомий як напрямдової перетікання. на лопатка або піднімальний пристрій. 5 96319 6 Таким чином, предметом цього опису є консдої фази, яку обробляють з використанням таких трукція внутрішньокорпусного обладнання оберторежимів переміщення як "ПЕРЕКОЧУВАННЯ" та вого реактора, яке уможливлює якісне радіальне "ЗСУВАННЯ". На Фіг.10 показані типи режимів пеперемішування, зберігаючи при цьому характерисретікання при обробці твердої фази та пересуванні тики подібні до обертового реактора пробкового матеріалу, що описані у літературі про ковзання, режиму перетікання. Внутрішньокорпусне обладяке відбувається при менших швидкостях обернання відноситься до перемішувального засобу, тання реактора, та про центрифугування, яке відабо перемішувальних засобів, якщо реактор має бувається при високих швидкостях. більше ніж один засіб. Перемішувальний засіб Наступні рівні пробкового режиму були отритакож відомий як напрямна лопатка або піднімамані з використанням поліестерних пластівців у льний пристрій. Це внутрішньокорпусне обладнанобертових реакторах С1, С2 та С3 з такими розміня практично придатне для обертових реакторів, рами: які використовують для підвищення внутрішньої С1 - довжина = 2 м, діаметр (D) = 175 мм (без в'язкості поліестерних смол. перемішувальних засобів), та n від 100 до 150; Для розуміння цього опису необхідно розуміти С2 - довжина = 22 м, діаметр (D) = 2,1 м (без різницю між реакторами з пробковим режимом перемішувальних засобів) та n від 300 до 400; перетікання та реакторами типу КРБП разом з теС3 - довжина (L) більше 50 м, відношення дооретичною основою та реальними втіленнями, вжини до діаметра (L/D) становить від 10 до 12 оскільки реактори з абсолютним пробковим режи(без перемішувальних засобів), n=< 500. мом перетікання та абсолютні КРБП-реакторі Як це очевидно випливає із експериментальпрактично не існують. них даних, горизонтальний обертовий реактор для По-перше, всі хімічні реактори характеризуПТС без перемішувальних засобів набагато ближються деякою мірою перемішування. Одним з двох чий до довершеного реактора з пробковим режикрайніх випадків або протилежностей є Корпусний мом перемішування ніж даний комерційно доступРеактор Безперервного Перемішування (КРБП), ний звичайний вертикальний реактор для ПТС в який представляє собою найдосконалішу систему циліндричному рухомому шарі матеріалу. перемішування. Будь-який КРБП є реактором, де Проте не всі застосування реакторів для хіміч100 % основних деталей підтримують гомогенний них або полімеризаційних реакцій потребують засклад вихідного потоку. Це є наслідком того факту, стосування пробкового режиму перетікання для що обладнання теоретично працює як ідеально оброблюваного матеріалу. Однак, цей режим недовершений перемішувальний реактор. обхідний у будь-якому випадку, коли кінетика реаНа другому кінці ряду реакторів знаходиться кції більша ніж у класичному випадку із-за високого реактор з пробковим режимом перетікання, який є рівня ізоляції у реакторі пробкового режиму, що ідеально ізолюючим реактором, а саме реактором, заважає вирівнюванню концентрацій реагентів до основу якого можна розділити на нескінченну кільзначень, які співпадають з їх значеннями на виході кість пласких частинок, кожна з яких має особливу із реактора. Вищезазначене робить можливим будову, що відрізняється від будови інших частиприскорення реакції, більше того, пробковий ренок. Матеріал всередині реактора працює, як жим перетікання необхідний, коли необхідне дуже "пробка" або як "поршень". мале розходження властивостей кінцевого продукДосвідчений фахівець знає, що у реальному ту. житті ні довершеного КРБП-реактора ні довершеОбертовий реактор, розрахований на викорисного реактора з пробковим режимом перемішутання таких внутрішньокорпусних перемішувальвання не існує і що термін "рівень пробкового рених засобів, є реактором, який є частиною складжиму перетікання" використовують для ного процесу, що використовують для характеризування обладнання та реакторів у відбезперервної полімеризації поліестерів в твердій повідності до форми перетікання застосованого фазі, як це описано в WO2004/018541, головні ідеї газу чи рідини та пересипання твердих фаз. якого включені сюди повністю. Цей процес показаРівень перетікання в пробковому режимі проно на різноманітних фігурах, доданих до цього являється у серії моделей n-КРБП-реакторів, де n письмового опису. - це кількість КРБП-реакторів, що утворюють касГранули поліестерного преполімеру, що зберікад або ряд КРБП-реакторів, які мають однаковий гають у приймальному жолобі 1-8, або у іншому час обробки матеріалу у реакторі. подібному засобі зберігання, подають у нагрівачЯкщо n=1, тоді реактор є довершеним КРБПкристалізатор 1-6, де їх нагрівають до температури, яка придатна для спричинення кристалізації реактором. Якщо n=, тоді реактор є довершеним гранул, кульок або пластівців при мінімальному реактором з пробковим режимом перетікання. злипанні. Бажано щоб злипання не було взагалі. Реактори для полімеризації в твердому стані Кристалізатор може бути(обраний з багатьох відо(ПТС) у вертикально переміщуваному шарі (подібмих у техніці, однак швидка кристалізація при вині до тих, які зараз використовують для комерційсоких температурах більш бажана ніж повільна ної полімеризації в твердому стані) загалом кажукристалізація при низьких температурах. чи мають рівень пробкового режиму перетікання Бажано, щоб операцію кристалізації виконуваеквівалентний послідовному ряду від 4 до 8 КРБПли у кристалізаторі 1-6 з псевдозрідженим шаром реакторів, але у будь-якому випадку менший ніж зі швидкістю потоку газу, яка достатня для спричипослідовний ряд із 10 КРБП-реакторів. нення псевдозрідження поліестерних гранул у З літератури відомо, що найвищий рівень проприсутності або без механічної вібрації. Для цієї бкового режиму перетікання можна отримати за мети можна використовувати інертний газ або понаявності всередині печеподібного реактора твер 7 96319 8 вітря. Кристалізацію взагалі можна провести у часи гранул всередині реактора з урахуванням інших сових межах від 2 до 20 хвилин і, бажано, у межах діючих сил, наприклад, сили інерції, остільки консвід 10 до 15 хвилин. У випадку з поліетилентерефтрукція і робочі параметри реактора РПТФ 1-5 поталатною смолою нагрівання забезпечують шлявинні бути обрані таким чином, щоб забезпечити хом використання псевдозріджуючого середовища режим перетікання гранул, який характеризується 2 -4 (або повітря або інертного газу) при температурах критерієм Фруду Fr=( ×R/g) в інтервалі від 1×10 у межах від приблизно 140 °C до приблизно 235 °C до 0,5; де  є кутовою швидкістю реактора, R є і, бажано, у межах від приблизно 200 °C до прибвнутрішнім радіусом реактора, a g є прискоренням 2 лизно 225 °C. Час обробки, що витрачається на сили тяжіння, що дорівнює 8,806 м/с . кристалізацію поліестерних гранул до бажаного Цей режим перетікання, званий "перекочуванрівня, залежить від температури кристалізації та ня", є таким, згідно з яким гранули безперервно швидкості кристалізації полімеру; причому нижча поринають в шар матеріалу, поводять себе як жошвидкість кристалізації потребує більше часу для рсткі тіла і обертаються з тією ж швидкістю, що й кристалізації. реактор РПТФ, та скочуються униз, коли вони виВ загальному випадку преполімер поліетиленходять на поверхню шару. Це сприяє режиму безтерефталату кристалізують до рівня, що відповіперервного перетікання, що має характер наспра3 дає густині щонайменше приблизно 1,37 г/см . вді "подібного до пробкового перетікання" гранул Поліестерні гранули можна також кристалізувати або кульок. Оскільки абсолютне пробкове перетіза допомогою обробки паром (див., наприклад, кання є лише теоретичним конструктом, остільки патент Сполучених Штатів Америки №4,644,049) вираз "подібне до пробкового перетікання" вживаабо за допомогою високочастотного енергетичного ють, якщо реактор виявляє більш-менш помітну поля у межах від приблизно 20 до приблизно 300 роботу, подібну до пробкового перетікання, яку МГц (див., наприклад, патент Сполучених Штатів забезпечують призначені до цього засоби реактоАмерики №4,254,253). Після кристалізації, гранура, як вони описані вище. ли, за бажанням, можна подати у пристрій для Гранули поліестеру, що кристалізується (або попереднього нагрівання, використовуючи продущо кристалізується і нагрівається), надходять у вальний інертний газ. Кристалізовані поліестерні верхню частину реактору типу РПТФ (Фіг.1-5), або гранули після їх виходу з кристалізатора можна за у перший в ряду декількох послідовно включених бажанням просушити. Однак, просушування не є реакторів РПТФ, якщо підприємство має такий обов'язково необхідним і дешевше полімеризувати ряд, і проходить крізь цей реактор (або реактори) "мокрий" поліестер, як це відомо з патенту СполуРПТФ під дією сили тяжіння, обрушуючись в начених Штатів Америки №3,718,621. прямку нахилу під час обертання реактору. Після кристалізації поліестерні гранули були Швидкість переміщення гранул крізь реактор полімеризовані у твердій фазі. Операції кристалі1-5 типу РПТФ регулюється керуючими імпульсазації і твердофазної полімеризації не пов'язані з ми від самого цього реактора. Потім ці імпульси обов'язковою часовою послідовністю, тобто вони надходять до охолоджувального пристрою 1-7. не обов'язково повинні іти одна за одною. Деяку Полімеризацію проводять в потоці продувалькількість матеріалу можна кристалізувати у одному ного інертного газу. Джерело продувального потомісці, а тоді передати кристалізований матеріал у ку працює нижче швидкості турбулізації з метою інше місце для твердофазної полімеризації. запобігання псевдозрідження і піднімання поліесОперацію полімеризації у твердій фазі викотерних гранул. Далі, якщо декілька реакторів нують у щонайменше одному нахиленому до гориРПТФ розташовані послідовно, швидкість потоку зонталі (переважно циліндричному) реакторі, що інертного газу в них зазвичай приблизно однакова. показаний як 1-5 на Фіг.1. Цей реактор обертаєтьВ останньому випадку бажано, щоб ця швидкість в ся подібно до "обертової печі". Реактор полімерикожному реакторі РПТФ не перевищувала більш зації в твердій фазі іменований надалі для спроніж в 1,25 рази швидкість в будь-якому іншому щення абревіатурою "РПТФ" і позначений як 1-5 реакторі технологічного ряду. Також бажано, щоб на Фіг.1. в обох випадках, тобто при використанні одного Додатковою ознакою реактора типу РПТФ є реактора РПТФ або їх послідовного набора, прокут нахилу ( на Фіг.1), який є кутом, що створений дувальний газ проходив крізь реактор РПТФ в провнаслідок перетинання горизонталі 1-2 та осі обетитечії з напрямком потоку гранул. Однак може ртання 1-3. Як видно на Фіг.1 цей кут створюється бути використана і пряма течія продувального газу також перетинанням лінії 1-4, що паралельна осі в напрямку переміщення гранул, хоча ця остання обертання, з горизонталлю 1-2. Бажані значення конфігурація виявила себе менш ефективною і цього кута нахилу знаходяться в інтервалі від 0,1° потребує взагалі більшої швидкості потоку газу. до 12°, а найбільш бажані в інтервалі від 1° до 6°, Гази, що придатні для продувки в процесі згідтоді як бажаний максимум товщини шару поліесно з винаходом, переважно містять азот, хоча мотерних гранул знаходиться в інтервалі 4-5 м. Дуже жуть бути обрані також діоксид вуглецю, гелій, бажано, коли забезпечені комбінація нахилу реакаргон, неон, криптон, ксенон, повітря і деякі протора РПТФ і його обертання переважно зі швидкісмислові газові відходи та їх комбінації або суміші. тю від 0,1 до 10 об./хв. (Фіг.1-5) з відповідним пеКрім того, за бажанням можна використовуваретіканням від одного торця до іншого торця цього ти продувальний інертний газв режимі рециркуляреактора (Фіг.1-5) та постійне відновлення контакції крізь реактор після очищення від органічних ту між поверхнями гранулами таким чином, по позабруднень переважно до рівня нижче 100 частиліестерні гранули на мають шансів сповзати одна нок на мільйон одиниць маси (СН4 еквівалент). по другій. Оскільки не можна зневажати вагою ма 9 96319 10 Взагалі температура полімеризації повинна верхньої частини до нижньої частини хорди, що знаходитись в інтервалі від значення вище гранискладає верхню межу твердої фази, коли гранучної для початку полімеризації до значення на ли/пластівці подавали у обертовий похилий реакдекілька (3) градусів Цельсію нижче температури тор без перемішувальних засобів. Зазначена хорзлипання полімеру (яка може бути нижче точки да є хордою кола, яке зображене у поперечному плавлення полімеру). Зазвичай ця гранична темперерізі стінки реактора, в якій хорда є верхівкою пература перевищує початкову температуру крисшару гранул, оскільки гранули підняті стінкою корталізації полімеру на 40 °C. пусу, що обертається. Ця хорда зображена на Наприклад, під час полімеризації ПЕТФіг.9. При перекочуванні вниз по хорді кожний гомополімерів та сополімерів з модифікуючими пластівець збурюється нерівностями поверхні шадодатками до 5 % на один моль основи темперару (що утворена іншими пластівцями). Результатура всередині реактору типу РПТФ повинна бути том такого збурення є те, що деякі пластівці відкив інтервалі від приблизно 170 °C до приблизно даються назад по осі обертання (до верху 235 °C, а переважно придатна температура в інтереактора), а деякі - вперед у напрямку осі реакторвалі від приблизно 190 °C до приблизно 225 °C ра (до низу реактора), утворюючи, таким чином, Модифіковані ПЕТ-сополімери, що містять від рівень осьового розсіювання, який можна виміряти приблизно 1 до приблизно 3 мольних процентів і спостерігати. Коли еквівалентна довжина передомішок ізофталевої кислоти в розрахунку на замішувальних засобів перевищувала 1/10 довжини гальну кількість кислот, поліме-ризуються при реактора, то осьова складова перемішування була приблизно на 5-8 °C нижчій температурі внаслідок більшою ні у реакторі без перемішувальних засотого, що їх точка плавлення нижче, ніж у ПЕТбів. Навіть, якщо ці реактори із засобами перемігомополімерів. Такі сополіестери менш кристалічні шування забезпечують дуже високий рівень пробі мають помітну тенденцію до злипання. кового режиму перетікання, вони не забезпечують Головною суттєвою ознакою реактору типу такого ж високого рівня пробкового режиму перетіРПТФ є те, що він обертається навколо осі оберкання, як реактори без перемішувальних засобів. тання (Фіг.1-3), причому ця вісь не паралельна до В одному з втілень перемішувальних засобів горизонталі, яка перпендикулярна вектору сили щонайменше один перемішувальний засіб прилятяжіння. Якщо ця вісь обертання не паралельна до гав до стінки реактору. Фіг.2 показує реактор у рогоризонталі, яка перпендикулярна вектору сили зрізі площиною, що перпендикулярна осі обертантяжіння, то такі матеріали, як вода або кульки, ня, і на розрізі зображений один перемішувальний уведені у верхній торець реактора, переміщуються засіб 2-7. Товщина перемішувального засобу поздо нижнього торця під час обертання реактора без начена як 2-6. Стінка реактора позначена 2-5, а її впливу інших сил, крім сили тяжіння. Якщо ж вісь внутрішній діаметр як 2-4. Перемішувальний засіб обертання паралельна до горизонталі, яка перпепростягається від точки 2-1 стінки, яка перетинає ндикулярна вектору сили тяжіння, то такі матеріалінію 2-9, що є дотичною до кола, яке описується ли, як вода, або кульки, або інша речовина, уведестінкою реактора при її обертанні у точці найбільні у верхній торець реактора і оброблювані в шої відстані від осі обертання 2-3. Висота переміньому під впливом сили тяжіння (включаючи силу шувального засобу у площині розрізу позначена тертя), не будуть переміщатися до нижнього торвідрізком 2-8, який виміряний від точки початковоця. Очевидно, що цей експеримент був виконаний го виступу 2-1 до верхівки перемішувального задля обох торців реактора, оскільки якщо вісь оберсобу 2-2 у площині. тання паралельна до горизонталі, яка перпендиТовщина 2-6 перемішувального засобу в плокулярна вектору сили тяжіння, то матеріал буде щині, перпендикулярній до осі обертання, не є рухатись на одному торці реактора, але не буде важливою для підтримання пробкового режиму переміщатися вниз до другого торця. Кут, утвореперетікання. Однак, фахівець, який займається ний внаслідок перетинання осі обертання з горицим на практиці, знає, що вона повинна бути досзонтальною лінією, яка перпендикулярна вектору татньо великою, щоб перемішувальний засіб не деформувався або не розламався під навантасили тяжіння, називається кутом нахилу (). женням, що утворюється від опору твердої фази, Хоча з рівня техніки й відомо прилягання таких при його обертовому русі крізь матеріал, який він перемішувальних засобів, як лопатки або підніманамагається перемішати. Тому товщину перемільні пристрої, до стінки обертового реактору, прошувального засобу визначають, виходячи з потріте конструкція для забезпечення перетікання сибної міцності, що обумовлена частково матеріаровини у пробковому режимі не була спочатку лом конструкції, та робочою температурою. розкрита. В цьому описі розкриті такі перемішуваДовжина перемішувального засобу в площині, льні засоби, які перемішують матеріал шляхом що перпендикулярна осі обертання, є відстанню подання частини матеріалу до стінки і заміщення між стінкою реактора і вершиною перемішувальноцієї частини матеріалом, що розташований поблиго засобу. Хоча це і не суттєво для підтримання зу центру текучого шару, але таким чином, що подібного до пробкового режиму перетікання, було підтримується або вдосконалюється подібний до виявлено, що кращі результати можна отримувапробкового перетікання режим роботи. ти, коли висота є меншою за половину діаметра Під час експериментів з обертовими пристрокола, описуваного під час обертання точкою, де ями без перемішувальних засобів та з обертовими перемішувальний засіб торкається стінки реактореакторами з перемішувальними засобами різної ра, навколо осі обертання (Фіг.2-3). Для круглого довжини було безпосередньо визначено, що грареактора висота перемішувального засобу повиннули/пластівці рухаються як тверді тіла, коли вони на бути менша за половину внутрішнього діаметзанурені та опущені (або "скотилися донизу") з 11 96319 12 ра, тобто радіуса реактора. Не є необхідним або жину 4-4. Еквівалентна довжина 4-11 є відстанню потрібним, щоб висота перемішувального засобу між точками 4-6 та 4-10, яка виміряна вздовж осі 4була постійною вздовж довжини цього перемішу3 обертання, тоді як фізична довжина виміряна вального засобу. Проте, коли висота перемішувавздовж сліду переміщення засобу від 4-6 до 4-7 до льного засобу, що відома також як її радіальне 4-8 до 4-9 і до 4-10, Для круглого реактора та ідеапроникнення (випинання), є меншою за 1/20 довльної спіралі фізична довжина може бути визначежини реактора, корисний ефект чи то швидкості на згідно з теоремою Піфагора з використанням поновлення газових прошарків, чи то подібного до довжини кола реактора як бази прямокутного трипробкового режиму перетікання стає малозначукутника, де еквівалентна довжина є висотою, а щим навіть за умови, якщо довжина перемішувафізична довжина - гіпотенузою. льного засобу є меншою за 1/20 загальної довжиХоча спіральна конфігурація є можливою, не ни реактора. За такої висоти зазначений тип слід вважати, що перемішувальний засіб, який внутрішнього обладнання служить лише як протиповністю вписується в реактор, щонайменше одналипальний засіб для виключення налипання норазово забезпечить бажане перемішування. На пластівців на стінку реактора. жаль, такий перемішувальний засіб є лише припуІснують дві довжини перемішувального засостимим. Дійсно, краще перемішування може бути бу. Фізична довжина перемішувального засобу є забезпечене, коли перемішувальний засіб не опидовжиною цього засобу, що виміряна від його весує повне коло. ршини до точки, де цей перемішувальний засіб Утворення повного кола може статися, якщо вперше відходить від стінки в напрямку вершини фізична довжина перемішувального засобу є біпристрою, де цей перемішувальний засіб закінчульшою, ніж визначена за формулою 1 ється, або де припиняється віддалення від стінки. (1) (a 2  b 2 ) , Ця точка випинання на початку або кінці переміде а є еквівалентна довжина перемішувальношувального засобу з'являється тоді, коли висота перемішувального засобу менша ніж приблизно го засобу і b є коло обертання, яке є відстанню, що 1/20 діаметру кола круглого реактора. Віддалення проходить за один оберт точка випинання від стінперемішувального засобу від стінки припиняється, ки. Це є також зовнішнім колом круглого кільцевого реактора. Тому слід вважати, що фізична довжина коли його висота менша ніж 1/ приблизно 1/20 діаметру кола, описаної під час обертання точки виперемішувального засобу повинна бути менше за пинання. Еквівалентна довжина перемішувального величину, яка визначена згідно з формулою 1. засобу є відстанню між площиною, що перпендиЦе є та сама еквівалентна довжина, що визначає, чи буде діяти подібний до пробкового режим кулярна до осі обертання і містить точку, де перемішувальний засіб вперше відходить від стінки, та перетікання. Інакше кажучи, було встановлено, що площиною, що перпендикулярна до осі обертання коли еквівалентна довжина менша за 1/20 довжиі містить точку, де перемішувальний засіб припини реактора, це сприяє пробковому режиму. Виходячи з того, що еквівалентні довжини, які є менняє віддалення від стінки. Це зображено на Фіг.3. шими за 1/20 довжини реактора, найкращі, можна Фіг.3 показує довжину реактора як довжину 3стверджувати, що й інші довжини будуть придатні 10 та еквівалентну довжину двох перемішувальних в роботі, а тому еквівалентна довжина може бути вибрана із групи, що включає еквівалентні довжизасобів як 3-11 та 3-13. Перемішувальний засіб 313 є спіраллю, яка копіює обертову криву реактони менші за 1/10 довжини реактора, менші за 1/12 ра. Еквівалентна довжина перемішувального задовжини реактора, менші за 1/14 довжини реактособу 3-13 позначена як 3-12, тобто як відстань ра, менші за 1/15 довжини реактора, менші за 1/16 довжини реактора, менші за 1/18 довжини реактовздовж осі обертання між точкою 3-1 першого випинання, що відповідає позиції 3-4, та точкою ра та менші за 1/20 довжини реактора. останнього випинання, що відповідає позиції 3-6. Досвідчений фахівець розуміє, що в кожній Фізична довжина цього перемішувального засобу окремій горизонтальній секції реактора може бути декілька перемішувальних засобів. Наприклад, більша, ніж еквівалентна довжина, оскільки цей може бути перший перемішувальний засіб, що засіб має форму спіралі в реакторі. Це є лінія 3-2. Другий перемішувальний засіб 3-11 рухається павідходить від стінки у першій точці кола обертання, ралельно осі обертання. Тому його фізична дові другий перемішувальний засіб, що відходить від стінки у другій точці кола обертання на кутовій жина і еквівалентна довжина співпадають. Довживідстані 180° від першої точки кола обертання. на реактора не є значною, але сягає 3-10, тобто є відстанню між точками 3-8 та 3-9. Інші відповідні Інші перемішувальні засоби можуть відходити від позиції на Фіг.3 є стінка 3-5 реактора, вісь 3-3 обестінки в точках, що розташовані на кутових відстанях 90° та 270° від першої точки. Хоча перші прикртання та діаметр 3-7 реактора. лади спрямовані на балансування перемішувальЗазначену різниця між фізичною довжиною та еквівалентною довжиною застосовують для опиних засобів, кількість перемішувальних засобів та сування будь-якого перемішувального засобу, їх розташування відносно першого перемішувальякий випинається від стінки і постійно звивається ного засобу не суттєві. Ця конфігурація зображена на фіг.5. спіраллю вздовж стінки реактора. Фізична довжина може бути на рівні три або чотири кола, тоді як Фіг.5 показує стінку 5-5 реактора, вісь 5-3 обееквівалентна довжина має лише постійне значенртання та чотири перемішувальні засоби (5-1, 5-2, ня 0,5 довжини кола. Це показано на Фіг.4, де пе5-4, 5-6), які рознесені один від одного на кут 90°. Також показаний шар 5-8 матеріалу у стані, коли ремішувальний засіб 4-1 двічі торкається стінки 45 реактора. Цей реактор має діаметр 4-2 та довреактор не обертається. Висота цього шару поз 13 96319 14 начена як 5-10, тобто як відстань від верху 5-12 такту достатньо мати відстань щонайменше 10 мм шару до стінки реактора в найнижчій точці 5-9 шавід стінки реактора. ру, де дотична лінія включає точку випинання, а Можливі різні конфігурації. Наприклад, в перпозиція 5-7 позначає діаметр реактора. шій можна поділити реактор довжиною 80 м на три Якщо використані багато перемішувальних зазони, які відповідно мають довжину 30 м, 20 м та собів, також не є суттєвим, що кожний перемішу30 м, і розташувати по два перемішувальних засовальний засіб починає випинатися і припиняє виби на кожні два метри секції у кожній зоні. Ці перепинання в одній і тій же площині, що мішувальні засоби рознесені радіально один від перпендикулярна осі обертання. Відповідно, вони одного на кут 180°. Різниця між зазначеними зоможуть бути розташовані ступінчасто впродовж нами полягає в тому, що висота перемішувальних довжини реактора. засобів змінюється як функція від різної висоти Можна також застосовувати перемішувальний поверхні твердої фази вздовж осьової координати засіб, який викривлений зверху в напрямку точки реактора РПТФ. випинання від стінки. Ця крива також знаходиться В іншому втіленні в одній секції розташований в площині, що перетинає ось обертання і включає один перемішувальний засіб. У наступному втіточку від стінки. Крива може бути дугою в напрямленні реактор поділений на секції довжиною 80 м, ку обертання або в протилежному напрямку серед яких перша секція має перший перемішуваФіг.6 показує одне з втілень, яке може базувальний засіб, наступна секція має другий перемішутися на ідеях такого типу. В цьому втіленні реальвальний засіб, причому початок цього другого пений корпус 6-5 реактора не круглий, наприклад, ремішувального засобу зміщений на кут 90° квадратний, як в показаному прикладі. Але незвавідносно кінця першого перемішувального засобу, жаючи на те, що реактор 6-5 є квадратним, його початок третього перемішувального засобу в треобертання навколо осі 6-3 обертання буде описутій секції зміщений на кут 90° відносно кінця друговати коло 6-6 його зовнішніми кутами та ще одне го перемішувального засобу та на 180° відносно коло 6-8 кожною з основ його напрямних лопаток кінця першого перемішувального засобу. Така 6-1, 6-2, 6-4 та 6-7 з точками випинання. Це є конфігурація буде продовжуватися крізь подальші останнім колом, що потрібне для розрахунків різзони. Всі такі конфігурації виявили більший ступінь них розмірів кожного з перемішувальних засобів. пробкового перетікання ніж ті, що не мали внутріПеремішувальний засіб може примикати до шньокорпусного обладнання, і були помітно ліпші стінки будь-яким чином. Фіг.7а та 7b показують за конфігурації, де довжина внутрішнього перемівідповідно пригвинчені та приварені перемішувашувального засобу перевищувала 1/10 довжини льні засоби. На Фіг.7а, перемішувальний засіб 7-2 реактора. прикріплений з використанням гвинта 7-1. На Перша серія експериментів була виконана на Фіг.7b, перемішувальний засіб 7-2 приварений до скляному трубчастому круглому обертовому реакстінки і позиція 7-4 показує буртик після зварюванторі з внутрішнім діаметром 175 мм, довжиною 3 ня. 1800 мм, загальним об'ємом 43 дм та кутом нахиПеремішувальний засіб може бути також лу 1°. оснащений такими отворами, що орієнтовані поТипи використаних перемішувальних засобів перечно відносно осі обертання, які перевищують показані на Фіг.11а та 11b, де тип 1 (Фіг.11а) є Lза розмірами оброблювані гранули, кульки, платівподібним металевим виробом, а тип 2 (Фіг.11b) є ки чи пластівці. В одному із втілень ці отвори мавиробом з 60° вигіном зверху. Перемішувальні ють специфічне призначення. Щоб реактор празасоби були змонтовані таким чином, що їхні еквіцював краще, коли якійсь газ частково або валентна довжина і фактична довжина були рівні, повністю вдувають в шар пластівців, перемішуваа в іншому паралельні до осі обертання. Кожний льний засіб може мати порожнечі у вигляді отвоперемішу-вальний засіб мав довжину 100 мм і вирів, які дають змогу продувному газу, уведеному в соту 30 мм для типа 1 та висоту 35,43 мм для типа матеріал під час першого проходу крізь перемішу2. На чотирьох 100 мм за довжиною осьових секцівальний засіб, надійти далі крізь отвори в шар ях на торцях реактора (тобто кінцевих секціях на оброблюваного матеріалу. Множина перемішувавиході пластівців) в реакторі були змонтовані чольних засобів може бути об'єднана трубою або тири перемішувальні засоби по одному для кожної функціонально еквівалентним пристроєм. 100-міліметрової секції на кутових відстанях 90°. Фіг.8А та 8В показують втілення такого переБільш детально: перемішувальні засоби були змомішувального засобу. Зокрема, реактор 8-5 з віссю нтовані на перших 100 мм секцій, далі перемішуобертання 8-3 має декілька перемішувальних завальні засоби були змонтовані на других і наступсобів 8-1. Ці перемішувальні засоби мають порожних 100 мм секції з кутовим рознесенням 90° нечі у вигляді великих отворів 8-4. Ці отвори 8-4 відносно кінця перемішувального засобу, змонтопризначені для уведення продувального газу в ваного в першій секції, наступний перемішуперемішувальні засоби, тоді як отвори 8-2, які вувальний засіб був змонтований в третій і подальжчі за оброблювані кульки або пластівці, застосоших секціях під кутом 90° відносно кінця перемівують для розподілення продувального газу 8-6 шувального засобу, змонтованого в другій секції і крізь шар 8-8. Зазначені перемішувальні засоби 8180° відносно кінця перемішувального засобу, 1 послідовно підключені з'єднувачами, що позназмонтованого в першій секції, наступний перемічені як 8-7. Хоча це не вважається суттєвим, слід шувальний засіб був змонтований в четвертій і помітити, що підвищення ефективності досягаєтьподальших секціях під кутом 90° відносно кінця ся, коли з'єднувачі не контактують зі стінкою реакперемішувального засобу, змонтованого в третій тора. На практиці для виключення можливості консекції і 180° відносно кінця перемішувального за 15 96319 16 собу, змонтованого в другій секції та 270° відносно вців з мітками, і у відібраних зразках вимірювали кінця перемішувального засобу, змонтованого в концентрацію феритових або залізних міток. Кільпершій секції. Експерименти були проведені з викість n у каскаді (або наборі) n-РПТФ, які б могли користанням покритих магнітним порошком (зокбути застосовані для експериментального визнарема, феритовим порошком як мітками) пластівців чення кривої розподілення часу перебування, були із доступних на ринку ПЕТ-пляшок з метою визнавстановлені на підставі порівняння концентраційчити криву розподілення часу перебування у станої кривої помічених пластівців і відповідного часу ціонарному режимі. Зразки відбирали на виході з відповідним визначенням ступеню пробкового реактора, починаючи з моменту введення магнітперетікання. Результати для зразків наведені в них міток і закінчуючи припиненням виходу пластіТаблиці 1. Таблиця 1 Швидкість обертання, об./хв. 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,6 0,6 0,6 Тип внутрішнього обладнання немає немає 1 2 1 немає 1 2 Якщо перемішувальні засоби, еквівалентні довжини яких були більшими за приблизно 1/10 повної довжини реактора, були змонтовані в реакторі, деякі підняті пластівці (або гранули) швидко пересуваються, проковзують вперед або залишаються в площині перемішувального засобу як такого, піднімаються в осьовому напрямку відносно осі обертання реактора типу РПТФ), що небажаним чином впливає на ступінь пробкового переміщення. Висота шару пластівСтепінь пробкового режиму, n ців, мм 60 60 60 67 60 116 60 90 40 60 60 103 60 125 60 75 Навпаки, коли в реакторі були змонтовані перемішувальні засоби, еквівалентні довжини яких менші за приблизно 1/20 повної довжини реактора, пластівці (або гранули) піднімалися перемішувальним засобом і спадали десь в середині хорди ковзання (або перекочування), внаслідок чого виникало відхилення 50 % поверхні шляху ковзання і також 50 % нерівної поверхні руху, яке спричиняє осьове розсіювання. 17 96319 18 19 96319 20 21 96319 22 23 96319 24 25 Комп’ютерна верстка А. Рябко 96319 Підписне 26 Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601