РЕАКТОР КИПЯЩЕГО СЛОЯ

Полезная модель относится к химической промышленности и может быть применена для проведения реакционных процессов в кипящем слое, например, в кремнийорганической технологии.
Известен реактор кипящего слоя, содержащий сепаратор и цилиндрический корпус, внутри которого помещен трубчатый теплообменник с U-образными трубами, укрепленными в обечайке корпуса. В нижней части корпуса помещен газораспределитель. Реактор содержит также средства для загрузки и выгрузки контактной массы, подвода и отвода газообразного компонента и готового продукта (описание изобретения к патенту РФ №2162735, МПК В01j 8/18, С01b 33/02, публикация 10.02.2001).
Недостатками известного реактора являются сложность конструкции теплообменного оборудования, невозможность обеспечения заданного температурного поля по высоте аппарата.
Известен реактор кипящего слоя, содержащий сепаратор, верхнюю секцию корпуса в форме усеченного прямого конуса и нижнюю секцию корпуса в форме усеченного обратного конуса. В корпусе установлен теплообменник, соединенный со средствами для подвода и отвода теплоносителя. В нижней секции корпуса установлен газораспределитель, соединенный с газоподводящим коллектором. Реактор снабжен также средствами для отвода газообразных продуктов синтеза, загрузки и выгрузки контактной массы. Угол наклона образующей конуса нижней секции корпуса к вертикальной оси равен 5÷7,5°. Отношение высоты средней цилиндрической секции корпуса к внутреннему диаметру составляет 0,8÷1,3. Отношение высоты верхней секции корпуса к сумме высот средней и нижней секций корпуса составляет 2÷4 (описание
изобретения к патенту РФ №2126713, МПК B01j 818, публикация 27.02.1999).
Известен реактор кипящего слоя, содержащий сепаратор, цилиндрическую часть и нижнюю коническую часть корпуса, снабженного внешним обогревом. В нижней конической части корпуса установлен газораспределитель колпачкового типа и объемный газораспределитель, состоящий из нескольких связанных ребрами цилиндрических обечаек. В полости корпува помещен трубчатый теплообменник в виде набора петлевых теплообменных труб. Реактор снабжен также средствами для подвода и отвода газообразных продуктов и теплоносителя и средствами загрузки и выгрузки контактной массы.
Нижняя коническая часть корпуса выполнена в виде усеченного конуса с углом наклона образующей, равным 1÷5°. Соотношение внутреннего диаметра меньшего основания усеченного конуса к внутреннему диаметру цилиндрической части равно (0,8÷0,95):1 (описание изобретения к патенту РФ №2232045, МПК B01j 8/18, С01b 33/02, публикация 10.07.2004).
Общими недостатками известных реакторов являются сложность конструкции теплообменного оборудования, невозможность обеспечения заданного температурного поля по высоте аппарата.
Задачей заявляемой полезной модели является упрощение конструкции теплообменного оборудования реактора, оптимизация теплообмена - обеспечение заданного температурного поля по высоте реактора, а также повышение полноты протекания реакции.
Сущность полезной модели заключается в том, что в реакторе кипящего слоя, содержащем вертикально установленные друг на друге и функционально соединенные между собой сепаратор, цилиндрическую часть и нижнюю коническую часть корпуса, снабженного внешним обогревом, средства для подвода и отвода теплоносителя и газообразных продуктов, средства для загрузки и выгрузки контактной массы, при этом
нижняя коническая часть корпуса выполнена в виде усеченного конуса, отличающийся тем, что цилиндрическая часть состоит из двух царг, на обечайках которых равномерно по длине установлены кольца жесткости, каждая царга снабжена двумя отдельными изолированными друг от друга рубашками внешнего обогрева; отношение высоты цилиндрической части к ее внутреннему диаметру составляет 15÷20, отношение внутреннего диаметра сепаратора к внутреннему диаметру цилиндрической части составляет 2,7÷3,3, нижняя коническая часть снабжена одной изолированной рубашкой внешнего обогрева, высота которой равна длине образующей конуса, угол наклона которой равен 15÷18°, соотношение внутреннего диаметра меньшего основания усеченного конуса нижней конической части к внутреннему диаметру цилиндрической части равно 0,18÷0,22.
Это позволяет обеспечить оптимизировать охлаждение реактора - обеспечить заданное температурное поле по его высоте, упростить конструкцию, а также повысить полноту протекания реакции.
Сущность полезной модели поясняется чертежом - фиг.1, на котором изображен реактор кипящего слоя.
Реактор кипящего слоя, содержит вертикально установленные друг на друге и функционально соединенные между собой сепаратор 1, цилиндрическую часть 2 и нижнюю коническую часть 3 корпуса, снабженного внешним обогревом (рубашки цилиндрической части 4 и рубашка конической части 5), средства для подвода (штуцеры 6, 7) и отвода (штуцеры 8, 9) теплоносителя, подвода (штуцеры 10) и отвода (штуцер 11) газообразных продуктов, средства для загрузки (штуцер 12) и выгрузки (штуцер 13) контактной массы, при этом коническая часть 3 выполнена в виде усеченного конуса. Цилиндрическая часть 2 состоит из двух царг 14, 15, на обечайках которых равномерно по длине установлены кольца жесткости 16. Каждая царга 14, 15 снабжена двумя отдельными изолированными друг от друга рубашками 4 внешнего обогрева.
Отношение высоты цилиндрической части к ее внутреннему диаметру составляет 15÷20. Отношение внутреннего диаметра сепаратора к внутреннему диаметру цилиндрической части составляет 2,7÷3,3. Нижняя коническая часть снабжена одной изолированной рубашкой внешнего обогрева, высота которой равна длине образующей конуса, угол наклона которой равен 15÷18°. Соотношение внутреннего диаметра меньшего основания усеченного конуса нижней конической части к внутреннему диаметру цилиндрической части равно 0,18÷0,22.
Реактор работает следующим образом. В коническую часть предварительно разогретого реактор через штуцер 12 подается контактная масса, а через штуцеры 10 - газообразный продукт. Под действием восходящего потока газообразного продукта контактная масса переходит в состояние кипящего слоя в котором протекает химическая реакция между контактной массой газообразным продуктом. Продукт реакции отводится через штуцер 11. Температурный режим регулируют с помощью рубашек 4, 5. Наличие пяти рубашек (рубашка 5 на конической части) и четыре рубашки 4 на цилиндрической части позволяет с высокой точностью задавать распределение температурного поля по высоте реактора и, тем самым, оптимизировать протекание реакции. Газообразный продукт реакции попадает в сепаратор, где вследствие снижения скорости потока и увеличения давления происходит отделение пылеобразных частиц контактной массы. Геометрия сепаратора выбрана исходя из максимальной глубины разделения газообразной и твердой фаз.
Заявленная полезная модедь позволяет обеспечить оптимизировать охлаждение реактора - обеспечить заданное температурное поле по его высоте, упростить конструкцию, а также повысить полноту протекания реакции.