5.3. Реакторы с перемешиванием реагентов скребками

Эти реакторы также относятся к реакторам с медленно движущимся тонким слоем твердого реагента, движение которого организовано медленно вращающейся мешалкой со скребками.

На рис. 5.4 [ ] Исламов представлена механическая многополочная печь, которая была разработана конструкторами Воскресенского химического комбината для обжига сульфида железа (колчедана), однако впоследствии была с успехом использована для обжига сульфидов цветных металлов.

Данный реактор имеет семь реакционных полок, расположенных одна под другой и верхнюю полку – распределительную или питающую.

Исходный сульфид из бункера 3 попадает на питающую верхнюю полку, откуда скребками (зубьями) 6, прикрепленными к лопастям 5, направляется на вращающийся питатель 2, который равномерно распределяет исходный продукт по диаметру первой полки. На верхней полке происходит подсушка и подогрев сульфида. На семи последующих происходит обжиг колчедана. Суммарная площадь рабочих подов – 140 м².

Через центр печи проходит полый вал, на котором над каждым подом укреплены две лопасти 5 со скребками (зубьями) 6.

Подогретый и высушенный сульфид, попадая на первую рабочую полку, зубьями 6 лопастей 5 перемещается от центра к периферии и по специальным отверстиям поступает на второй под (полку). На второй полке обжига сульфид скребками передвигается к центру печи и ссыпается на третью полку через кольцевое отверстие вокруг вала печи и т.д. С седьмой рабочей полки оксиды по течке 13 удаляется из печи на транспортер.

Воздух с кислородом, необходимым для горения, поступает через двенадцать воздушников, расположенных на нижнем седьмом поду.

Дополнительный воздух в печь подается через четыре воздушника, расположенных на четвертой полке.

Рис. 5.4. Печь механическая полочная ВХЗ:1 – вал; 2 – питатель; 3 – бункер; 4 – кожух; 5 – грибки; 6 – зубья; 7 – дверцы; 8 – большая шестерня; 9 – подшипник; 10 – малая шестерня; 11 – вал привода; 12 – редуктор; 13 – течка.

Газы поднимаются навстречу горящему сульфиду, перемещающемуся с полки на полку, проходя через те же отверстия в полках, по которым сыплется сульфид и оксиды.

Обжиговый газ, который образуется в печи, через газовую коробку на первой полке выводится из аппарата.

Вал печи – полый, выполнен из двух вставленных друг в друга цилиндров. Вращение валу передается от конической пары шестерен 8 и 10 от вала привода и редуктора 12. Вал опирается на концевой подпятник.

Вал печи, лопасти (гребки) и зубья охлаждаются воздухом, который поступает снизу по внутреннему каналу вала, проходит через каждые лопасти (гребки) 5. Воздух внутри гребка, охлаждая его, выходит во внешний воздушный канал вала, откуда, подогретый выпускается для обогрева помещения. Корпус печи стальной – имеет слой теплоизоляции и футеровку из жаропрочного бетона.

Недостатки реакторов данного типа заключаются в сравнительно низком коэффициенте массопередачи и в больших габаритах аппаратов.

5.4. Реакторы – вращающиеся барабанные аппараты

Реакторы типа вращающихся барабанов широко используются как в реакционных системах твердое-твердое, так и газ-твердое.

Реакторы барабанного типа удобны для проведения противоточных реакций, когда свежий газовый реагент вступает в реакцию с частицами с большой степенью превращенния.

При малых температурах реакции реакторы часто не имеют футеровки и могут иметь лишь внешнюю теплоизоляцию.

На рис. 5.5 показан общий вид низкотемпературного реактора барабанного типа в системе газ-твердое, когда твердая фаза подается слева в барабанный аппарат, а газовый реагент - с правого торца барабана.

Рис. 5.5. Общий вид низкотемпературного реактора барабанного типа: 1 – винтовая насадка на входе барабана; 2 – продольные ребра насадки; 3 – упорные ролики; 4 – опорный ролик; 5 – бандаж; 6 – электродвигатель; 7 – венцовое зубчатое колесо; 8 – редуктор; 9 – корпус барабана.

Скорость вращения барабана 0,8÷8 об/мин. Привод изображенного на рис. 5.5 барабана 9 длиной 20 м и диаметром 2,8 м осуществляется от электродвигателя N = 55 квт, n = 985 об/мин через редуктор 8 и зубчатый венец 7, упруго закрепленный на барабане 9.

Внутри сварного трубчатого барабана 9 со стороны загрузочного конца (слева) имеются распределительные винтовые насадки 1 и далее по всей длине барабана лопастные насадки 2.

Трубчатый барабан устанавливается с наклоном 2,5÷3⁰ на двух парах опорных роликов 4, на которые он опирается бандажами 5. Осевой сдвиг трубчатого барабана предотвращается двумя упорными роликами 3.

Внутри барабанных реакторов могут быть смонтированы различные насадки, наличие которых позволяет осуществить хороший контакт между твердой и газовой фазами при вращении барабанного аппарата.

На рис. 5.6 представлены основные типы насадок барабанных реакторов, которые схожи с насадками барабанных сушилок.

Рис.5.6. Типовые насадки вращающихся барабанов.

Насадки предназначены для интенсивного перемешивания материалов.

Винтовые насадки I и II чаще всего применяются в качестве приемных устройств для загрузки и распределения по сечению аппарата твердого реагента разного дисперсного состава.

Лопастные насадки (III типа) применяются для твердых материалов, которые обладают свойством налипать на твердые поверхности.

Секторные насадки (IV) применяются, главным образом, для хорошо сыпучих исходных веществ и продуктов реакции.

Часто применяются и комбинированные насадки, интенсифицирующие тепло- и массообменные процессы.

Для высокотемпературных процессов используются барабанные аппараты (печи), аналогичные печам производства клинкера (рис. 3.2; 3,3) с внутренней футеровкой корпуса. При этом газовый реагент может подаваться прямоточно твердой фазе (рис. 5.7) или же противотоком.

Рис. 5.7. Вращающаяся печь: 1 – барабан; 2 – течка; 3 – уплотнительное кольцо; 4 – опорная станция; 5 – механизм для вращения барабана; 6 – опорно-упорная станция; 7 – короб для разгрузки.

В этом реакторе твердый реагент подается во вращающийся барабан по течке 2, а газовый - в центральную трубу с этого же конца. Процесс осуществляется в барабане 1, который при L = 20÷25 м может иметь две опоры, при L = 35÷40 м – три опоры, а при L = 55÷70 м – уже четыре опоры.

Выгрузка продуктов реакции осуществляется через короб 7. Твердая фаза уходит вниз по течке, а остатки газовой фазы – вверх короба 7.

Реакторы с перемещением твердого реагента ленточным транспортером с перфорированной лентой для прохождения газового реагента используются для осуществления процессов обжига фосфоритных руд.