Главная > Разное > Газожидкостные реакторы
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

2. Реакторы с механическим диспергированием газа в жидкости (группа РМ)

При механическом перемешивании жидкости вследствие развитой турбулентности достигается наиболее тонкое диспергирование газа, что при достаточно высоком газосодержании создает большую удельную поверхность контакта фаз и обеспечивает возможность обработки неоднородных жидкостей с сильно отличающимися плотностями составляющих компонентов. Эти достоинства аппаратов с механическим перемешиванием газожидкостных систем послужили основанием для широкого распространения их в промышленности. В классификацию включены два типа аппаратов, конструкции которых обеспечивают различное движение газожидкостной смеси.

Реактор с мешалкой в свободном объеме (тип РМС). Такой аппарат (рис. 4) выполняется в виде сосуда 1 с мешалкой 2, под которую через трубу-барботер 3 вводится газ.

Наиболее эффективными устройствами для диспергирования газа в жидкости считаются турбинные открытые мешалки с прямыми и изогнутыми лопастями. Такая мешалка создает в аппарате два циркуляционных контура газожидкостной смеси (над мешалкой и под ней). Пропускная способность по газу реакторов с мешалкой в свободном объеме ограничена режимом захлебывания, когда при достижении некоторого расхода газа, подаваемого в аппарат, избыточное его количество не диспергируется в жидкости, а, обтекая мешалку, поднимается вверх вдоль вала. При перемешивании наиболее эффективными турбинными мешалками открытого типа этот режим наступает при скорости газа в свободном сечении аппарата 0,05-0,1 м/с.

Расход жидкости определяется временем ее пребывания в аппарате, обеспечивающим заданную степень превращения вещества в жидкой фазе.

Теплообменными элементами в реакторах типа РМС служат стенки сосуда, заключенные в рубашки, или змеевики, установленные внутри аппарата. При проведении реакций с большим тепловым эффектом в аппаратах большого объема бывает недостаточно теплообменной поверхности рубашки и змеевиков. В этом случае устанавливают дополнительные выносные теплообменники, через которые циркулирует реакционная жидкость, перекачиваемая насосом.

Рис. 4. Реактор с мешалкой в свободном объеме (тип РМС)

Рис. 5. Реактор с мешалкой в циркуляционном контуре (тип РМЦ)

При математическом моделировании реакторы с мешалками рассматривают как аппараты идеального смешения, но физическое их моделирование пока еще не отработано. Практика показала, что при переходе от малой модели к промышленному аппарату наблюдается снижение его эффективности.

Основным конструктивным недостатком реакторов с мешалками является необходимость герметизации узла ввода вала мешалки в аппарат. Этот узел значительно ухудшает эксплуатационную надежность реактора, особенно при работе с высокими давлениями. Для повышения надежности работы узла уплотнения в качестве привода используют герметические электродвигатели с экранирующей гильзой.

Реактор с мешалкой в циркуляционном контуре (тип РМЦ).

Этот аппарат (рис. 5) имеет герметический электропривод 1, установленный на крышке сосуда 2. Винтовая мешалка 3, размещенная в узкой части центральной трубы 4, создает интенсивную циркуляцию жидкости. Изотермические условия реакции обеспечиваются вводом теплоносителя в рубашку 5. Газожидкостная смесь

заполняет весь объем сосуда 2, а газ выводится из выносного сепаратора 6.

Диспергирование газа происходит как в зоне мешалки (за счет непосредственного воздействия ее лопастей на газовые пузырьки), так и в циркуляционном контуре (за счет турбулентных пульсаций жидкости). Поэтому в таких аппаратах удается получить наибольшую удельную межфазную поверхность системы газ—жидкость. Высокая скорость циркулирующей жидкости, достигающая 3 м/с, позволяет обрабатывать в них неоднородные системы с большой разностью плотностей фаз. Пропускная способность аппарата по газу определяется предельным значением газосодержания системы, при котором происходит срыв работы мешалки. Это наступает при приведенной скорости газа в центральном стакане 0,2- 0,3 м/с.

Теплообменными элементами в реакторе с циркуляционным контуром могут являться стенки сосуда, заключенные в рубашку, и центральный стакан, выполненный из кольцеобразно расположенных вертикальных труб, соединенных друг с другом пластинами-перемычками.

Поскольку удельная тепловая поверхность таких теплообменных элементов уменьшается с увеличением объема аппарата, в крупногабаритных реакторах не удается проводить реакции с большим тепловым эффектом.

Реакторы с мешалкой в циркуляционном контуре считаются наиболее эффективными аппаратами для проведения химических превращений в системах газ—жидкость. Однако вследствие сложности конструкции, особенно узла герметизации ротора привода вала мешалки, низкого к.п.д. электродвигателя с экранирующей гильзой и ограничений по теплосъему аппараты большой емкости пока не получили широкого распространения в промышленности.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление