Реактор

Реферат: Винахід належить до апаратів хімічної промисловості і може бути використаний для змішування і нагрівання (або охолодження) рідких та газоподібних компонентів для їх хімічної взаємодії, зокрема, у гумовій промисловості для епоксидування розчинів каучуку у виробництві шин, клеїв, лакофарбових покриттів, герметиків, виробів спеціального призначення, захисних покриттів для включає U-подібний вертикально розташований корпус зі вхідною і вихідною гілками; перетічний жолоб; багатоярусну мішалку, закріплену на валу і розташовану у вхідній гілці між розподільними решітчастими тарілками, установленими над і під багатоярусною мішалкою; реакційну камеру; штуцери для подачі сировини, відводу продуктів реакції, розміщення приводу багатоярусної мішалки, подачі теплоносія, відводу парогазової фази. Вихідну гілку реактора обладнано трубчастим теплообмінним пристроєм у формі вертикальної циліндричної вставки із закріпленням за допомогою вертикальних тяг до кришки штуцера для подачі теплоносія.. Результатом використання заявленої конструкції реактора є: забезпечення можливості регулювання температури в зоні реакції; підвищення продуктивності реактора. При цьому конструкція реактора забезпечує зручність виконання монтажно-демонтажних операцій за рахунок пакетно скріпленої конструкції складальних одиниць. UA 109511 C2 (12) UA 109511 C2 UA 109511 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до апаратів хімічної промисловості і може бути використаний для змішування і нагрівання (або охолодження) рідких та газоподібних компонентів для їх хімічної взаємодії, зокрема, для епоксидування розчинів каучуку у виробництві захисних покриттів, клеїв. Відомий реактор-нейтралізатор, запропонований для нейтралізації азотно-кислотної пульпи у виробництві складних мінеральних добрив, що включає U-подібний вертикально розташований корпус зі вхідною й вихідною гілками; кришки, що закривають вихідні отвори кожної гілки; багатоярусні мішалки насосного типу, закріплені на валах, розташовані у вихідній і вхідній гілках; реакційну камеру, розташовану у нижній частині реактора; перетічну трубу, розташовану нахилено, поєднуючи вхідну і вихідну гілки так, що верхні частини гілок виходять за рівень розташування нахиленої перетічної труби; підпірний елемент, установлений на валу мішалки у верхній частині вихідної гілки над нахиленою перетічною трубою; патрубки вводу реагентів і виводу нейтралізованої реакційної пульпи та водяної пари [А.С. 1183167 СССР, МКИ B01J19/18 Реактор-нейтрализатор / Косяков Н.Е., Сергиенко И.Д., Пояркова И.Ф., Олевский В.М., Конвисар Л.В., Теселкин В.П., Жаботинський А.З. (СССР). № 3374146/23-26; заявл. 04.01.82; опубл. 07.10.85; бюл. № 37]. До недоліків відомої конструкції реактора відносять наступне: нестабільність гідродинамічного режиму роботи, обумовлену "намотуванням" парогазової фази на багатоярусні мішалки; реактор призначений для здійснення тільки екзотермічних реакційних процесів в адіабатичному режимі. Найбільш близьким за технічною суттю й результатом (найближчий аналог) є реактор, що включає U-подібний вертикально розташований корпус зі вхідною і вихідною гілками; перетічний жолоб; багатоярусну мішалку, закріплену на валу і розташовану у вхідній гілці; реакційну камеру, розташовану в нижній частині реактора; патрубки вводу реагентів і виводу продуктів реакції; звужувальні пристрої, що перетинають поперечний переріз вихідної гілки; при цьому вхідна гілка обладнана решітчастими тарілками, установленими над і під багатоярусною мішалкою, а перетічний жолоб має нахил у бік вхідної гілки [Патент 82591 Україна, МПК (2006) B01J3/00 Реактор / Юшко В.Л. Птіцин С.Г., Ведь В.В., Русалій С.М., Гайдук В.А. (Україна). - № а200608318; заявл. 24.07.06; опубл. 25.04.08 бюл. № 8]. До недоліків відомої конструкції реактора можна віднести те, що він дозволяє здійснювати реакційний процес тільки в адіабатичному режимі, тобто без можливості регулювання температурного режиму реакційного процесу. Окрім того, при підвищені в'язкості реакційної маси знижується продуктивність реактора в основному за рахунок зниження інтенсивності перемішування реакційної маси в реакційній камері. В основу винаходу поставлено технічну задачу вдосконалення конструкції реактора з метою використання його для здійснення керованого забезпечення необхідної температури реакційного процесу. Вирішення технічної задачі забезпечується тим, що реактор, що містить U-подібний вертикально розташований корпус зі вхідною і вихідною гілками; перетічний жолоб; багатоярусну мішалку, закріплену на валу і розташовану у вхідній гілці між решітчастими тарілками, установленими над і під багатоярусною мішалкою; реакційну камеру, розташовану в нижній частині реактора; штуцери для подачі сировини, виходу продуктів реакції, розміщення приводу багатоярусної мішалки, подачі теплоносія, згідно з винаходом вихідну гілку реактора обладнують трубчастим теплообмінним пристроєм у формі вертикальної циліндричної вставки із закріпленням за допомогою вертикальних тяг до кришки штуцера для подачі теплоносія; при цьому вертикальні тяги виконують у формі труб і використовують для подачі теплоносія в трубчастий теплообмінний пристрій, а на вертикальних тягах на виході реакційної маси із трубчастого теплообмінного пристрою установлюють відбійник. Технічним результатом від використання заявленої конструкції реактора є: 1) забезпечення можливості регулювання температури в реакторі; 2) підвищення продуктивності реактора. Запропонований реактор схематично надано на кресленні. Реактор включає U-подібний вертикальний корпус зі вхідною 1 і вихідною 2 гілками; перетічний жолоб 3; багатоярусну мішалку 4, закріплену на валу 5 і розташовану у вхідній гілці 1 між решітчастими тарілками 6 і 7; реакційну камеру 8, розташовану в нижній частині реактора; штуцери для подачі сировини 9, виводу продуктів реакції 10, розміщення приводу багатоярусної мішалки 11; для подачі теплоносія 12; трубчастий теплообмінний пристрій 13 у формі вертикальної циліндричної вставки з закріпленням за допомогою вертикальних тяг 14 до кришки 15 штуцера 12 для подачі теплоносія; відбійник 16; відцентровий сепаратор 17; штуцер 18 для відводу парогазової фази і штуцер 19 для випорожнення реактора при його зупинці. 1 UA 109511 C2 5 10 15 20 25 Конструкція реактора забезпечує зручність виконання монтажно-демонтажних операцій за рахунок пакетно скріпленої конструкції складальних одиниць, що розміщені у вхідній і вихідній гілках реактора, можливості установлення і виймання цих пакетів у зборі через штуцери 11 і 12. Реактор працює наступним чином. Реакційна суміш безперервно подається через штуцер 9 у вхідну гілку 1, засмоктується через решітчасту тарілку 6 багатоярусною мішалкою 4 насосного типу, закріпленою на валу 5, і нагнітається через решітчасту тарілку 7 в реакційну камеру. У реакційній камері 8 створюється збитковий тиск за рахунок гідравлічного підпору трубчастого теплообмінного пристрою, що сприяє підвищенню температури кипіння реакційної маси без значного пароутворення. Далі реакційна маса під дією збиткового тиску проходить через трубчастий теплообмінний пристрій 13, де нагрівається (або охолоджується) до потрібної температури теплоносієм, який подається і відводиться через труби 14, закріплені в кришці 15 штуцера 12. Гасіння струминного режиму реакційної маси на виході із трубчастого теплообмінного пристрою 13 відбувається завдяки відбійнику 16. Після проходження відбійника 16 реакційна суміш виходить на рівень розташування перетічного жолоба 3. Звідки балансова частина реакційної суміші виводиться через штуцер 10 для подальшого використання, а основна частина реакційної суміші на нахильному жолобі 3 стікає в напрямку вхідної гілки 1. При цьому в міру перетікання реакційної суміші по жолобу З здійснюється сепарація рідкої і парової фаз. Відокремлена парова фаза виводиться з реактора через штуцер 18. Для захисту підшипника вала 5 від крапель реакційної суміші використовується відцентровий сепаратор 17, розташований на валу 5 під штуцером 11. Далі рідка фаза реакційної суміші надходить у вхідну гілку 1, де змішується зі вхідною реакційною сумішшю, що надходить у реактор через штуцер 9. Далі процес повторюється. Штуцер 19 використовується для випорожнення реактора при його зупинці. Таким чином, запропонована конструкція реактора в сукупності ознак, викладених у формулі винаходу, дозволяє забезпечити можливість регулювання температури в зоні реакції і збільшення продуктивності реактора. Промислове використання розробленої конструкції реактора заплановано на 2015 рік у виробництві захисних покриттів та клеїв на основі продуктів епоксидування розчинів каучуків. 30 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 35 40 1. Реактор, який включає U-подібний вертикально розташований корпус зі вхідною і вихідною гілками; перетічний жолоб; багатоярусну мішалку, закріплену на валу і розташовану у вхідній гілці між розподільними решітчастими тарілками, установленими над і під багатоярусною мішалкою; реакційну камеру; штуцери для подачі сировини, відводу продуктів реакції, розміщення приводу багатоярусної мішалки, подачі теплоносія, відводу парогазової фази, який відрізняється тим, що вихідну гілку реактора обладнують трубчастим теплообмінним пристроєм у формі вертикальної циліндричної вставки із закріпленням за допомогою вертикальних тяг до кришки штуцера для подачі теплоносія. 2. Реактор за п. 1, який відрізняється тим, що вертикальні тяги виконані у формі труб і використовуються для подачі теплоносія в трубчастий теплообмінний пристрій; при цьому на вертикальних тягах на виході реакційної суміші із трубчастого теплообмінного пристрою установлений відбійник. 2 UA 109511 C2 Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3