Изобретение
относится к конструкции массообменных устройств и может использоваться в различных
физических и химико-технологических процессах, где требуются высокие скорости
массопередачи в газовых и жидких средах.
Целью
изобретения является интенсификация процесса массообмена.
Реактор
работает по принципу гидродинамического массообменного аппарата с
использованием кинетической энергии входящих потоков и обеспечивает
последовательное контактирование компонента "А" c компонентом "Б" и далее
полученной смеси компонентов"А" и "Б" с копонентом
"В". На основе базовой модели могут быть разработаны конструкции
аппарата, позволяющие последовательно вводить в реакционную смесь также
компоненты "Г", "Д", "Е" и т.д.
Каждый
входящий в реактор поток генерирует в смесительных камерах упругие колебания
определённой частоты, которые, налагаясь, создают в камерах реактора зоны с
периодически меняющимся давлением, приводя к интенсивному массообмену и
позволяя осуществлять в устройстве многие физические процессы
(смесеобразование, эмульгирование, растворение и др.), а также химические
реакции с применением катализаторов, теплоносителей, распылителей и т.д., как в
гомогенных, так и в гетерогенных системах.
Область
применения устройства весьма разнообразна. Его можно использовать в ряде
каталитических процессов, где по условиям реакции требуется предварительное тонкое
диспергирование катализатора в среду одного из компонентов, участвующих в
химической реакции. Устройство, кроме того, предназначено для осуществления
непрерывных химико-технологических процессов, где требуется обеспечить
непродолжительное время контакта, с целью предотвращения развития побочных
реакций.
Примеры
использования реактора форсуночного типа в непрерывных химико-технологических
процессах:
Пример 1.
Интенсификация
процесса карбонатного омыления оксидата в производстве синтетических жирных кислот
с целью углубления реакции. Здесь оксидат и раствор карбоната натрия
взаимодействуют на 1-й ступени, образуя смесь, в которую вводится вихревой
поток водяного пара. Реакция завершается в центральной смесительной камере и
продукты омыления выводятся через сопло в сепаратор на разделение жидких и
газообразных продуктов реакции.
Пример 2.
Интенсификация
процесса окисления гудрона в производстве нефтяных битумов, с целью улучшения
их качества и повышения производительности установки. Здесь на 1-й ступени
реактора взаимодействуют гудрон и водяной пар. Парожидкостная смесь далее
взаимодействует с воздухом, подаваемым в вихревые камеры реактора. Реакция
окисления продолжается в центральной смесительной камере реактора, а продукты
окисления выводятся через выходное сопло и поступают в аппарат, где
производится снятие избыточного тепла реакции и отделение газов окисления от
окисленного продукта.
Пример 3.
Интенсификация
процесса карбонатации нейтрального сульфоната кальция в производстве
сульфонатных присадок. Здесь на 1-й ступени контакта в нейтральном сульфонате
кальция диспергируется промотор реакции – уксусная кислота. Приготовленная
смесь далее обрабатывается углекислым газом, вводимым в вихревые камеры
реактора на 2-й ступени. Продукты карбонатации выводятся через сопло реактора
на стабилизацию (отделение газообразный продуктов) и очистку от механических
примесей.
Пример 4.
Интенсификация
процесса карбонатации алкилсалициловых кислот в производстве алкилсалицилатных
присадок. Здесь на 1-й ступени приготавливают тонко диспергированную суспензию
извести-пушонки в бензиновом растворе алкилсалициловых кислот и минерального
масла в присутствии промотора реакции – метанола. Реакционную смесь далее
обрабатывают на 2-й ступени углекислым газом, вводимым в вихревые камеры
реактора. Образующаяся при этом дисперсия карбоната кальция, стабилизированная
алкилсалицилатом кальция в минеральном масле, выводится из реактора и
направляется далее на очистку от механических примесей, отгонку метанола и
бензина-растворителя.
Реактор
представляет собой малогабаритный аппарат, объём смесительных камер которого
составляет всего несколько литров, при пропускной способности в несколько
десятков м3. Размеры деталей реактора определяются расчётным путём,
с учётом требуемой производительности, соотношения компонентов, их
гидродинамических параметров и физических характеристик, с учётом
технологических параметров процесса и др.
Внедрение
гидродинамического реактора взамен традиционных массообменных аппаратов
позволяет:
- увеличить выход и снизить себестоимость целевой продукции;
- интенсифицировать производство и увеличить выработку товарной продукции,
не прибегая к капитальным вложениям в процесс;
- снизить металлоёмкость производственного процесса;
- получить ощутимую экономию сырья, реагентов, катализатора;
- снизить энергозатраты на произведённую продукцию;
- упростить технологическую схему производственного процесса;
- снизить затраты на обслуживание и ремонты технологического оборудования.
|
|
|