При перемешивании двухфазной среды газ-жидкость в стандартном случае газ выводится под мешалку и поток жидкости диспергирует газ в зоне мешалки и разносит по всему объему аппарата.
Однако целым набором преимуществ обладают устройства с вводом газа вблизи стенок аппарата – так называемые газожидкостные реакторы. Газ подают с помощью компрессоров. Широкое распространение получили винтовые компрессоры.
Данные изобретения предназначены для повышения эффективности технологий в химической, нефтехимической, микробиологической, пищевой и других отраслях промышленности, например, окисления углеводородов при производстве капролактама.
- а)реактор с мешалкой, приводимой во вращение газовой струей, диспергируемой в реакторе, продольный разрез;
б)силовой элемент (разрез А-А)
Реактор представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат, содержащий цилиндрический корпус 1, к которому прикреплены верхнее 2 и нижнее 3 эллиптические днища, патрубки 4 и 5 соответственно для подвода и отвода газа, патрубок 6 подвода жидкого реагента, установленный в нижнее днище 3, патрубок 7 отвода жидкости, отражательные перегородки 8, прикрепленные к внутренней поверхности корпуса 1, газовый коллектор 9, сопряженный с патрубком 4 ввода газа, неподвижный кольцеобразный направляющий элемент 10, жестко соединенный с одной стороны с корпусом 1, с другой — с нижней частью коллектора 9, кольцевой силовой элемент 11, расположенный ниже элемента 10, соединенный с помощью радиальных штанг 12 с валом 13, который закреплен с возможностью вращения в нижнем 3 и верхнем 2 эллиптических днищах, мешалку 14, жестко соединенную с валом 13, козырек 15, установленный на кольцевом силовом элементе 11. Направляющие и силовые элементы состоят из внешних 16 и внутренних 17 цилиндрических боковых стенок, между которыми жестко установлены наклонные по вертикали пластины 18.
Для создания интенсивного закрученного течения жидкости в аппарате устанавливается кольцевой коллектор 19 для жидкости ниже силового элемента 11. Коллектор 19 сопряжен с патрубком 6 подвода жидкости и крепится к корпусу 1, с коллектором 19 соединены сопла 20.
Гидрожидкостной реактор работает следующим образом. Жидкостный реагент через патрубок 6 поступает в нижнюю часть реактора. Реакционные газы через патрубок 4 поступают в коллектор 9, проходят через кольцеобразный направляющий элемент 10, попадают на кольцевой силовой элемент 11 и приводят его во вращение. Вращательное движение с помощью радиальных штанг 12 передается валу 13 и мешалке 14. Жидкость из-под мешалки выбрасывается радиально к стенке аппарата, часть потока заворачивается вверх, а часть — вниз и засасывается мешалкой, в аппарате образуется интенсивное двухциркуляционное течение, причем наличие перегородок 8 значительно усиливает его.
Благодаря наличию козырька 15 лишь небольшая часть газа стравливается между козырьком и коллектором, а остальная частьпроходит через силовой элемент 11. Прореагировавшая жидкость удаляется из реактора через патрубок 7, а реакционные газы — через патрубок 5.
Использование предлагаемого аппарата позволяет увеличить давление в реакторе до 12- 15 атм., а следовательно, увеличить эффективность реактора.
Кроме того, отсутствие электродвигателей и уплотнителей вала значительно повышает безопасность эксплуатации и надежность работы аппарата.