3.4. Реакторы для проведения реакций в жидкой фазе и эмульсиях

Реакции, в которых все компоненты являются жидкостями, часто применяются в производстве СК. Типичными реакциями в жидкой фазе являются полимеризация и сополимеризация в растворе (производство СКД, СКИ, БК и др.). Наряду с гомогенными распространены и гетерогенные системы, представляющие собой эмульсии. Гомогенные системы отличаются от гетерогенных кинетическими характеристиками. Технологическое и аппаратурное оформления их весьма близки. В обоих типах систем необходимо интенсивное перемешивание как для обеспечения теплового режима, так и для равномерного протекания реакции в объеме. Вопрос гомогенизации эмульсии решается попутно. Реакторы для проведения реакций в жидкой фазе делятся на реакторы с мешалкой и реакторы проточного типа.

3.4.1. Реакторы с мешалками

Рис. 3.82. Реактор с мешалкой, рубашкой и змеевиком

Основной вид реактора для проведения реакций в жидкой фазе – это аппарат с мешалкой. При этом используются мешалки различных конструкций: лопастные, пропеллерные, турбинные, с диффузором и без него. Реакторы снабжаются крышками, вал мешалки имеет сальниковые уплотнения.

Для поддержания температуры реакции аппарат снабжается рубашкой, а также внутренними теплообменными элементами, например змеевик (рис.3.82.).

Своеобразной комбинацией аппарата с теплообменником является реактор для гидролиза хлорсиланов (рис.3.83.).

Рис. 3.83. Реактор для гидролиза диорганодихлорсиланов:

1 – корпус; 2 – диффузор; 3 – мешалка; 4 – трубки

Существуют специальные реактора с мешалками, например так называемый «дисперсионный контактор», применяемый для проведения процессов сернокислотного алкилирования (в производстве изооктана) (рис.3.84.).

Рис. 3.84. Дисперсионный контактор: 1 – мешалка;

2 – электромотор; 3 – редуктор; 4 – трубки; 5 – диффузор

В тех случаях, когда необходим интенсивный теплообмен и желательно расслоение эмульсии на два слоя, применяются реакционные аппараты в виде полого сосуда с выносным центробежным насосом (рис.3.85.).

Рис. 3.85. Схема агрегата для жидкофазных реакций: 1 – реактор; 2 – теплообменник; 3 – центробежный насос

Недостатки реакторов с мешалками, главным из которых являются громоздкость и большой расход электроэнергии на перемешивание, побудили применять реакторы, действующие по принципу полного вытеснения, т.е. реакторы проточного типа. Этот принцип может быть осуществлен, если выполнить аппарат в виде трубы достаточной длины.

3.4.2. Реакторы проточного типа

Выполняют такой аппарат в виде трубы, снабженной рубашкой или аппарат, работающий по принципу кожухотрубчатого теплообменника (рис.3.86.).

Рис. 3.86. Многоходовая трубчатка: 1 – крышка; 2 – прокладка;

3 – трубная решетка; 4 – корпус; 5 – трубка

Помимо гомогенных жидкофазных реакций в трубчатках, проводятся и гетерогенные жидкофазные реакции. Такой аппарат используется для производства диметилдиоксана из формальдегида и изобутилена (рис.3.87.). Этот аппарат применяется для процесса с большой скоростью превращения. Аппарат работает при заполнении водной фазой; углеводородная фаза, подаваемая через форсунки (рис.3.88.), диспергируется.

Рис. 3.87. Трубчатый аппарат для получения диметилдиоксана:

1 – перегородки; 2 – форсунки; 3 – трубный коллектор;

4 – отстойные секции; 5 – трубки; 6 – корпус

Рис. 3.88. Устройство для ввода реагентов: 1 – трубный коллектор; 2 – форсунка; 3 – трубка; 4 – медная облицовка;

5 – трубная решетка