Реакторы барботажного типа

Наиболее простыми по устройству и весьма распространенными являются реакторы барботажного типа, представляющие собой полые колонны, заполненные жидким катализатором (рис.3.65.).

Реактор алкилирования бензола этиленом представляет собой полую колонну, в нижнюю часть которой подаются: через штуцера А и (или) Б – бензольная шихта; штуцер В – бензольный конденсат; штуцер Г – полиалкилбензолы; штуцера Е и (или) Д – каталитический комплекс (на основе хлорида алюминия, этилхлорида, бензола и алкилбензолов). Этилен подается в реакционную колонну через штуцер К в барботажное устройство 5, для равномерного распределения по реакционному сечению алкилатора. Пары этилена барботируют (свободно всплывают) через слой жидкости при этом протекают реакции алкилирования и трансалкилирования. Процесс алкилирования является экзотермическим, и съем тепла осуществляется за счет подачи рециркулирующего каталитического комплекса (штуцер Н) и испарения бензола, пары которого отводятся через штуцер П. Реакционная смесь отводится через штуцер Л.

Рис. 3.65. Реактор барботажного типа для алкилирования бензола этиленом: 1- днище; 2 – коллектор; 3 – люк; 4 – опора;

5 – распределитель; 6 – обечайка; 7 – косынка; 8 – кольцо накладное

Реакционные аппараты подобного типа особенно применимы для реакций, протекающих в кинетической области. Равномерное распределение газа по сечению аппарата обеспечивает достаточно развитую поверхность контакта между фазами.

Барботирующий газ выводится через патрубок на верхней секции аппарата, а ввод его может происходить как в нижней части, так и в нескольких точках по высоте аппарата. Применяется также подача газа под газораспределительную ситчатую тарелку или подвод газа через эжектор.

При работе с коррозионными средами, когда требуется частая разборка аппарата, ставятся один или несколько (при больших диаметрах аппарата) трубных барботеров (рис.3.66, 3.67.).

Рис. 3.66. Трубный барботер: 1 – корпус аппарата; 2 – патрубок; 3 – барботер

Рис. 3.67. Расположение трубных барботеров по сечению аппарата: 1 – корпус аппарата; 2 – барботер

Большая высота слоя жидкости на тарелках позволяет встраивать над каждой тарелкой теплообменные элементы, работающие при полном погружении в жидкость, или применять тарелки-холодильники. Поддержание заданной температуры в реакторе тепла может осуществляться через охлаждающие рубашки. А в случае больших тепловыделений – через выносные теплообменники (рис.3.68.). Кроме того, тепло может вноситься газовой смесью, а отводиться за счет испарения части реакционной массы.

Рис. 3.68. Схема отвода тепла в выносном теплообменнике:

1 – барботажный аппарат; 2 – теплообменник

При необходимости установки в аппарате регулятора уровня на верхней крышке укрепляется успокоительный карман, изготавливаемый из отрезка трубы (рис.3.69.).

Рис. 3.69. Устройство для регуляторов уровня: 1 – бобышка для установки регулятора; 2 – успокоительный карман

Для работы секционированных барботажных реакторов важное значение имеют переливные устройства. Которые позволяют точно рассчитать количество жидкости на тарелке (рис. 3.70.).

Рис. 3.70. Схема работы защищенного перелива: 1 – защитная перегородка; 2 – сливная перегородка

Для перетока жидкости на расположенную ниже тарелку чаще используется трубчатый перелив (рис.3.71., 3.72.)

Рис. 3.71. Защищенный трубчатый перелив: 1 – переливная труба; 2 – защитная труба

Рис. 3.72. Набор жидкости в трубчатом переливе:

а – для переливной трубы, не доходящей до газожидкостного слоя;

б – для переливной трубы, погруженной в газожидкостный слой

Реакторы пенного типа

Рис. 3.73. Схема трехполочного пенного аппарата: 1 – корпус; 2 – решетка; 3 – переливное устройство; 4 – порог

Пенные реакторы по конструкции подобны барботажным аппаратам, однако пузырьки газа в них не свободно всплывают в слое жидкости, а поступают в нее с большой скоростью.

Устройство пенного абсорбера приведена на рис. 3.73. Газ поступает в аппарат снизу и проходит последовательно все решетки, по которым перекрестным током перемещается жидкость, подаваемая на верхнюю решетку и перетекающая сверху вниз. Слой пены регулируется высотой порога 4. В результате происходит очень энергичное перемешивание реакционной массы и образование подвижной пены. Подвижная пена характеризуется малыми значениями диффузионных сопротивлений и поэтому эффективна для процессов, протекающих в диффузионной области.

Известны случаи использования пенных аппаратов для окисления углеводородов и ряда других веществ кислородом воздуха. Однако в настоящее время данный тип аппаратов с большим эффектом могут применяться в качестве абсорберов.

Пенные аппараты компактны, стоимость их невелика, а эксплуатационные затраты малы.

Для эффективного проведения процессов абсорбции очень важно осуществление отвода выделяющего тепла. Удобны для отвода тепла абсорбции решетчатые тарелки провального типа, выполненные из труб, по которым пропускают хладоагент (рис.3.74.).

Рис. 3.74. Трубчато-решетчатые тарелки из трубы, изогнутой в спираль (а) и из трубок, собранных в коллекторы (б)