Многосекционный реактор с мешалками в вертикальном исполнении (каскад реакторов в вертикальном исполнении)

В реакторах непрерывного действия с мешалками в одном аппарате невозможно получить высокую степень превращения реагентов. Для увеличения степени превращения реагентов с использованием аппаратов с мешалками обычно применяют каскад последовательно установленных реакторов.

В производстве многих органических веществ используется каскад реакторов, установленных друг над другом в вертикальном положении (рис. 2.28).

Рис. 2.28. Многосекционный реактор для полимеризации или поликонденсации: 1 – электродвигатель; 2 – редуктор; 3, 12 – подшипники; 4 – крышка; 5 – секция реактора; 6 – мешалка; 7 – вал; 8 – предохранительные трубы; 9 – переливные трубы; 10, 13 – штуцера для подвода и отвода теплоносителя; 11 – рубашка секции; 14 – штуцер для выгрузки продукта; 15 – штуцер загрузки.

Подобный каскад реакторов является нормализованным аппаратом, который признан как один из высокоэффективных аппаратов еще в СССР. В отличие от каскада реакторов с мешалками в виде отдельных аппаратов подобный каскад занимает значительно меньше производственной площади, не требует насосов для перекачки реагентов из реактора в реактор и позволяет поддерживать постоянный уровень реагирующей смеси за счет наличия не только переточных труб 9, но и полых внутренних патрубков 8, через которые переливается избыток реагентов и производится отвод газа, образующегося в процессе реакции. Отсутствие длинных труб, соединяющих горизонтально расположенные реакторы, позволяют легко поддерживать заданную температуру реакции, изменение которой на 2-3⁰С иногда очень сильно влияет на выход целевого продукта.

Реактор работает следующим образом. Исходные реагенты подают в верхнюю ступень колонны снизу секции аппарата в штуцер 15 (в случае, когда продукты реакции имеют меньшую плотность и перетекают по переточным трубам, которые приварены вверху каждой ступени). В каждой ступени реактора имеются якорные мешалки 6, которые приводятся во вращение от одного вала 7 и одного мотора-редуктора, установленного на верхней крышке аппарата.

Наличие на каждой ступени рубашки 11 позволяет поддерживать заданную температуру реакции, когда в верхнюю секцию (в реакторе полимеризации – получение полистирола) подается пар и устанавливается оптимальная температура, а в нижние секции подается хладоагент для снятия избыточной теплоты, выделяющейся в процессе полимеризации. Продукты реакции выводятся из нижней секции реактора в штуцер 14.