Гидродинамический генератор и внутреннее устройство реактора (варианты)

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР И ВНУТРЕННЕЕ УСТРОЙСТВО РЕАКТОРА (ВАРИАНТЫ)(71) Заявитель Открытое акционерное общество Научно-исследовательский и проектный институт карбамида и продуктов органического синтеза(72) Авторы Сергеев Юрий Андреевич Воробьев Александр Андреевич Андержанов Ринат Венерович Потапов Виктор Валерьянович Беспалов Анатолий Диамидович Головин Юрий Александрович Солдатов Алексей Владимирович Прокопьев Александр Алексеевич Кузнецов Николай Михайлович Костин Олег Николаевич Есин Игорь Вениаминович(73) Патентообладатель Открытое акционерное общество Научно-исследовательский и проектный институт карбамида и продуктов органического синтеза(57) 1. Гидродинамический генератор для обработки текучих сред, содержащий корпус, соединенную с корпусом и соосную ему струеформирующую насадку и консольно закрепленную в корпусе навстречу движению среды пластину-резонатор, отличающийся тем, Фиг. 5 16273 1 2012.08.30 что корпус выполнен в виде трубы, а пластина-резонатор имеет два выступа, дугообразно загнутые в противоположные стороны таким образом, что они вплотную примыкают к внутренней поверхности трубы, образуя крепление пластины-резонатора. 2. Внутреннее устройство реактора для взаимодействия газовой и жидкой сред, содержащее опорную решетку и закрепленные концами в опорной решетке и расположенные под ней контактные устройства, каждое из которых состоит из вертикальных трубчатых опускного и подъемного элементов, соединенных между собой -образным трубчатым элементом того же диаметра, причем опускной элемент выполнен заглушенным сверху и со входными отверстиями для жидкости и газа на его боковой поверхности в верхней части, а подъемный элемент имеет отверстие на опорной решетке для вывода газожидкостной смеси, отличающееся тем, что каждое контактное устройство содержит вблизи входных отверстий опускного элемента гидродинамический генератор, включающий корпус в виде трубы, являющейся участком опускного элемента, струеформирующую насадку и консольно закрепленную в корпусе навстречу движению среды пластину-резонатор с двумя выступами, дугообразно загнутыми в противоположные стороны таким образом, что они вплотную примыкают к внутренней поверхности трубы, образуя крепление пластинырезонатора. 3. Внутреннее устройство реактора для взаимодействия газовой и жидкой сред, содержащее опорную решетку и закрепленные концами в опорной решетке и расположенные над ней контактные устройства, каждое из которых состоит из вертикальных трубчатых подъемного и опускного элементов, соединенных между собой -образным трубчатым элементом того же диаметра, причем подъемный элемент имеет отверстие на опорной решетке для входа жидкости и газа, а опускной элемент выполнен заглушенным снизу и с выходными отверстиями для газожидкостной смеси на его боковой поверхности в нижней части, отличающееся тем, что каждое контактное устройство содержит вблизи входного отверстия трубчатого подъемного элемента гидродинамический генератор, включающий корпус в виде трубы, являющейся участком подъемного элемента, струеформирующую насадку и консольно закрепленную в корпусе навстречу движению среды пластину-резонатор с двумя выступами, дугообразно загнутыми в противоположные стороны таким образом, что они вплотную примыкают к внутренней поверхности трубы, образуя крепление пластинырезонатора. Изобретение относится к устройствам для создания вибраций в потоке текучей среды и может быть использовано в химической, горной и других отраслях промышленности при обработке однофазных или многофазных сред с целью их перемешивания и диспергирования фаз. Известны гидродинамические генераторы для обработки жидких сред, включающие корпус, струеформирующую насадку и консольно закрепленный в корпусе резонатор в виде стержня или пластины 1-3. Прохождение турбулентного потока среды через корпус возбуждает колебания резонатора, способствующие перемешиванию среды и диспергированию фаз в многофазном потоке. Наиболее близким к предложенному является известный гидродинамический генератор для обработки текучих сред, включающий корпус, соединенную с корпусом и соосную ему струеформирующую насадку и консольно закрепленную в корпусе навстречу движению среды пластину-резонатор 4. Недостатком данного генератора является значительная сложность изготовления. Наиболее близким к первому варианту предложенного внутреннего устройства реактора является внутреннее устройство реактора для взаимодействия газовой и жидкой сред, содержащее опорную решетку и закрепленные концами в опорной решетке и расположенные под ней контактные устройства, каждое из которых состоит из вертикальных трубчатых опускно 2 16273 1 2012.08.30 го и подъемного элементов, соединенных между собой -образным трубчатым элементом того же диаметра, причем опускной элемент выполнен заглушенным сверху и со входными отверстиями для жидкости и газа на его боковой поверхности в верхней части, а подъемный элемент имеет отверстие на опорной решетке для вывода газожидкостной смеси 5. Наиболее близким ко второму варианту предложенного внутреннего устройства реактора является внутреннее устройство реактора для взаимодействия газовой и жидкой сред,содержащее опорную решетку и закрепленные концами в опорной решетке и расположенные над ней контактные устройства, каждое из которых состоит из вертикальных трубчатых подъемного и опускного элементов, соединенных между собой -образным трубчатым элементом того же диаметра, причем подъемный элемент имеет отверстие на опорной решетке для входа жидкости и газа, а опускной элемент выполнен заглушенным снизу и с выходными отверстиями для газожидкостной смеси на его боковой поверхности в нижней части 6. Все указанные внутренние устройства реакторов для взаимодействия газовой и жидкой сред характеризуются недостаточно высокой эффективностью взаимодействия фаз. Технической задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является создание возможно более простой конструкции гидродинамического генератора, который может быть частью более сложного аппарата, и усовершенствование конструкции внутренних устройств реактора для взаимодействия газовой и жидкой сред. Техническим результатом, который может быть получен при осуществлении изобретения, является повышение эффективности перемешивания жидкой или содержащей жидкую фазу многофазной среды. Для достижения технического результата предложен гидродинамический генератор для обработки текучих сред, содержащий корпус, соединенную с корпусом и соосную ему струеформирующую насадку и консольно закрепленную в корпусе навстречу движению среды пластину-резонатор, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде трубы, а пластина-резонатор имеет два выступа, дугообразно загнутых в противоположные стороны таким образом, что они вплотную примыкают к внутренней поверхности трубы, образуя крепление пластины-резонатора. Для достижения технического результата предложены также варианты внутреннего устройства реактора для взаимодействия газовой и жидкой сред. В одном из вариантов предложено внутреннее устройство реактора для взаимодействия газовой и жидкой сред, содержащее опорную решетку и закрепленные концами в опорной решетке и расположенные под ней контактные устройства, каждое из которых состоит из вертикальных трубчатых опускного и подъемного элементов, соединенных между собой образным трубчатым элементом того же диаметра, причем опускной элемент выполнен заглушенным сверху и со входными отверстиями для жидкости и газа на его боковой поверхности в верхней части, а подъемный элемент имеет отверстие на опорной решетке для вывода газожидкостной смеси, отличающееся тем, что каждое контактное устройство содержит вблизи входных отверстий опускного элемента гидродинамический генератор,включающий корпус в виде трубы, являющейся участком опускного элемента, струеформирующую насадку и консольно закрепленную в корпусе навстречу движению среды пластину-резонатор с двумя выступами, дугообразно загнутыми в противоположные стороны таким образом, что они вплотную примыкают к внутренней поверхности трубы, образуя крепление пластины-резонатора. В другом варианте предложено внутреннее устройство реактора для взаимодействия газовой и жидкой сред, содержащее опорную решетку и закрепленные концами в опорной решетке и расположенные над ней контактные устройства, каждое из которых состоит из вертикальных трубчатых подъемного и опускного элементов, соединенных между собой образным трубчатым элементом того же диаметра, причем подъемный элемент имеет отверстие на опорной решетке для входа жидкости и газа, а опускной элемент выполнен за 3 16273 1 2012.08.30 глушенным снизу и с выходными отверстиями для газожидкостной смеси на его боковой поверхности в нижней части, отличающееся тем, что каждое контактное устройство содержит вблизи входного отверстия трубчатого подъемного элемента гидродинамический генератор, включающий корпус в виде трубы, являющейся участком подъемного элемента,струеформирующую насадку и консольно закрепленную в корпусе навстречу движению среды пластину-резонатор с двумя выступами, дугообразно загнутыми в противоположные стороны таким образом, что они вплотную примыкают к внутренней поверхности трубы,образуя крепление пластины-резонатора. Сущность изобретения иллюстрируется приложенными фиг. 1-7. На фиг. 1-3 изображен в продольных и поперечном разрезах гидродинамический генератор, являющийся конкретным воплощением изобретения на фиг. 4 изображен в продольном разрезе реактор для взаимодействия газовой и жидкой сред с установленным в нем внутренним устройством по первому варианту на фиг. 5 - в продольном разрезе входящее в состав этого реактора контактное устройство на фиг. 6 и 7 - реактор с другим вариантом внутреннего устройства и входящее в его состав контактное устройство. В соответствии с фиг. 1-3 гидродинамический генератор содержит корпус 1 в виде трубы, соединенную с корпусом и соосную ему насадку 2, которая с помощью щелевого отверстия формирует струю текучей среды, и пластину-резонатор 3, консольно закрепленную в корпусе 1 свободным концом навстречу струе текучей среды. Пластина-резонатор 3 изготовлена из плоской Т-образной заготовки путем дугообразного отгибания в противоположные стороны выступов пластины, образующих перекладину буквы Т. Указанные выступы отогнуты таким образом, что в плане эта часть пластины образует контур, вписывающийся в окружность поперечного сечения трубы корпуса 1. При этом диаметр контура в свободном состоянии должен незначительно превышать внутренний диаметр трубы с тем, чтобы пластину можно было ввести в трубу, предварительно сжав отогнутые выступы. Введенная в трубу пластина удерживается в ней благодаря упругости сжатых при введении выступов. При работе генератора прохождение через трубу 1 турбулизованного потока среды возбуждает колебания пластины-резонатора 3, способствующие перемешиванию среды и диспергированию фаз в многофазном потоке. В соответствии с фиг. 4 реактор состоит из вертикального корпуса 4 с патрубками ввода 5, 6 и 7 жидких и газообразного реагентов, патрубком вывода продуктов реакции 8, распределительного устройства 9, горизонтальных перфорированных перегородок 10 и контактных устройств 11, выполненных из труб постоянного сечения, закрепленных в опорной решетке 12 и расположенных под ней. В соответствии с фиг. 5 каждое контактное устройство 11 состоит из двух вертикальных трубчатых элементов - опускного 13 и подъемного 14. Элементы 13 и 14 в нижней части соединены между собой -образным трубчатым элементом 15 того же диаметра. Элементы 13 и 14 закреплены своими верхними концами в опорной решетке 12. На боковой стенке опускного элемента 13 под опорной решеткой 12 расположены входные отверстия для газовой фазы 16 и для жидкой фазы 17, размещенные равномерно по окружности трубы. Входные отверстия для газовой фазы 16 расположены выше входных отверстий для жидкой фазы 17. Верхний конец опускного элемента 13 снабжен заглушкой 18, расположенной внутри трубы. Выходное отверстие 19 подъемного элемента 14 расположено на опорной решетке 12. Контактное устройство 11 вблизи входных отверстий 16 и 17 содержит гидродинамический генератор, включающий корпус в виде трубы, являющейся участком опускного элемента 13, струеформирующую насадку 2 и последовательно за ней расположенную консольную пластину-резонатор 3. Пластина-резонатор 3 изготовлена из плоской Т-образной заготовки путем дугообразного отгибания в противоположные стороны выступов пластины, образующих перекладину буквы Т. Указанные выступы отогнуты таким образом, что в плане эта часть пластины образует контур, вписывающийся в окруж 4 16273 1 2012.08.30 ность поперечного сечения опускного элемента 13. Введенная в опускной элемент пластина удерживается в ней благодаря упругости сжатых при введении выступов. В соответствии с фиг. 6 реактор состоит из вертикального корпуса 4 с патрубками ввода 5, 6 и 7 жидких и газообразного реагентов, патрубков вывода продуктов реакции 8, распределительного устройства 9, горизонтальных перфорированных перегородок 10 и контактных устройств 11, выполненных из труб постоянного сечения и закрепленных в опорной решетке 12. Контактные устройства расположены над опорной решеткой в нижней трети реактора, где количество газовой фазы велико. Количество перфорированных перегородок и расстояние между смежными перегородками определяются характером проводимого процесса и могут быть различными. В соответствии с фиг. 7 каждое контактное устройство 11 состоит из двух вертикальных трубчатых элементов - опускного 13 и подъемного 14. Элементы 13 и 14 в верхней части соединены между собой -образным трубчатым элементом 15 того же диаметра. Элементы 13 и 14 закреплены своими нижними концами в опорной решетке 12. Подъемный элемент 14 имеет отверстие 20 на опорной решетке, которое открыто для входа жидкости и газа, у опускного элемента 13 отверстие перекрыто заглушкой 18. На боковой поверхности нижней части опускного элемента над опорной решеткой 12 равномерно по окружности трубы расположены отверстия 21 для выхода газожидкостной смеси. В опорной решетке 12 имеются дренажные отверстия 22 для слива реакционной смеси при остановках технологического процесса. Контактное устройство 11 вблизи входного отверстия 20 содержит гидродинамический генератор, включающий корпус в виде трубы, являющейся участком подъемного элемента 14, струеформирующую насадку 2 и последовательно за ней расположенную консольную пластину-резонатор 3. Пластина-резонатор 3 изготовлена из плоской Т-образной заготовки путем дугообразного отгибания в противоположные стороны выступов пластины, образующих перекладину буквы Т. Указанные выступы отогнуты таким образом, что в плане эта часть пластины образует контур, вписывающийся в окружность поперечного сечения подъемного элемента 14. Введенная в подъемный элемент пластина удерживается в ней благодаря упругости сжатых при введении выступов. При работе реактора (в обоих вариантах) прохождение турбулизованного газожидкостного потока через участок контактного устройства, где расположена пластина-резонатор 3,возбуждает колебания последней, способствующие диспергированию фаз. Изобретение может быть использовано в химической, горной и других отраслях промышленности при обработке однофазных или многофазных сред с целью их перемешивания и диспергирования фаз. Источники информации 1.3178951 А, 1965. 2.1274080 А, 1968. 3.2169625 1, 2001. 4.1789794 А 1, 1993. 5.2168355 1, 2001. 6.2261141 1, 2005. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 6