Трубчатые турбулентные реакторы вытеснения
Разработаны 4 модификации трубчатых турбулентных аппаратов для проведения быстрых химических реакций, массообменных жидкофазныхпроцессов в промышленности:
- цилиндрический (с постоянным по длине диаметром аппарата);
- кожухотрубчатый (пучок трубок, омываемых реагентом);
- диффузор-конфузорный (с несколько последовательно соединенными секциями с локальным гидродинамическим сопротивлением)
- "зонный" (последовательно соединенные независимые адиабатические зоны реакции, разделенные зонами охлаждения.
Рис. 8. Трубчатые турбулентные реактора цилиндрической (а); кожухотрубчатой (б), диффузор-конфузорной (в) и "зонной" (г) конструкции
1 - зона реакции; 2 - зона охлаждения
Относительные недостатки малогабаритных трубчатых турбулентных реакторов первого поколения (цилиндрической конструкции) - быстрый спад коэффициента турбулентной диффузии и, как следствие, эффективности перемешивания реакционной смеси в реакторе по мере удаления от мест ввода компонентов (через 1-2 калибра), а также низкая эффективность внешнего теплосъема. Для решения проблемы эффективного съема теплоты были разработаны кожухотрубчатые турбулентные реакторы. Используя пучки трубок омываемых хладагентом, можно сохраняя требуемую производительность, заметно улучшить внешний теплосъем. Если при проведении быстрых химических процессов на базе этих 2 конструкций турбулентных аппаратов не может быть обеспечен эффективный теплосьем, то, во избежание недопустимого перегрева реакционной смеси в местах ввода реагентов, возможно использовать "зонную" модель. В каждую зону, где идет реакция подается порция одного из реагентов, размер которой определяет допустимый подъем Т на участке реактора. Чем больше зон реакции, тем больше возможностей управления быстрыми химическими реакциями, а при синтезе полимеров - их молекулярными характеристиками.
Лучшие по техническим характеристикам - трубчатые турбулентные аппараты второго поколения (диффузор-конфузорной конструкции), которые при проведении быстрых жидкофазных процессов превосходят другие аппараты химической технологии. Их отличительные особенности - возможность получения требуемого уровня турбулентности, а следовательно интенсивности смешения и теплопередачи, при существенно меньших скоростях потока; сохранение практически постоянного уровня турбулентности по всему объему аппарата, возможность формирования автомодельного режима относительно вязкости, критерия Re и др.
Заключение
Технологическая схема – это совокупность аппаратов и машин, предназначенных для получения полимерного материала с комплексом полезных свойств. Центральное место в схеме отводится реактору, так как от его типа зависит производительность и качество выпускаемого полимерного материала. В промышленности используются реакторы самых разнообразных форм и конструкций. Различия в конструкции реакторов определяются требованиями технологического процесса и свойствами обрабатываемых материалов, которые отражаются на решении их отдельных узлов и деталей (развитые поверхности нагрева, различные типы перемешивающих устройств), а также в оснащении этих реакторов дополнительными вспомогательными холодильниками, приемниками и т. п.
Рис. 1 Горизонтальный реактор для синтеза полиэтилентерефталата: 1 – привод мешалки; 2 – крышка; 3 – вал мешалки; 4 – диски; 5 – рубашка; 6 – корпус реактора
Рис. 2 Секционный поликонденсатор:
1 – приводной вал; 2 – кольцевые полые секции; 3 – кольцевые сплошные секции
Рис. 3 Реактор пленочного типа из двух концентрических цилиндров
Рис. 4 Схема центробежного реактора пленочного типа: 1 – цилиндрическая часть; 2 – нижняя коническая часть; 3 – рубашка; 4 –двухкамерное сопло; 5 – штуцер
Рис. 5 Многосекционная колонна для синтеза новолачных смол непрерывным способом
Рис. 6 Трубчатый полимеризатор: 1 – трубчатка; 2 – рубашка; 3 – калач
Рис. 7 Схема горизонтального двухшнекового реактора:
1 – корпус; 2 – шнеки; 3 – горизонтальный загрузочный шнек; 4 – штуцер для
дегазации; 5 – разгрузочный штуцер
Рис. 8. Трубчатые турбулентные реактора цилиндрической (а); кожухотрубчатой (б), диффузор-конфузорной (в) и "зонной" (г) конструкции
1 - зона реакции; 2 - зона охлаждения