Реактор для прямого синтеза органохлорсиланов в кипящем слое

 

Предлагаемое изобретение относится к тепломассобменным реакторам для проведения процессов в кипящем слое и может быть использовано в кремнийорганической промышленности для получения органохлорсиланов прямым синтезом из кремнийсодержащей контактной массы под воздействием хлористого алкила в кипящем слое, а также в других отраслях промышленности для проведения процессов с использованием кипящего слоя. Задачей данного изобретения является повышение конверсии газообразного компонента реакции, снижение уноса контактной массы, уменьшение динамических нагрузок в реакторе. Указанная задача решена предложенным реактором для прямого синтеза органохлорсиланов в кипящем слое, включающим корпус, теплообменник, средства для загрузки и выгрузки контактной массы, подвода газообразного компонента и отвода готового продукта, а также газораспределители, в котором внутри корпуса по высоте соосно ему установлены газораспределители, каждый из которых выполнен в виде блока из вертикальных лопастей, соединенных между собой внутренними ребрами и разделяющими полость реактора на изолированные друг от друга сектора, причем последовательно установленные блоки повернуты друг относительно друга на половину величины угла, образованного смежными лопастями. При этом расстояние между блоками должно быть не более высоты, необходимой для образования газовых пузырей, превышающих среднюю ширину сегментов реактора. 2 ил.

Предлагаемое изобретение относится к тепломассобменным реакторам для проведения процессов в кипящем слое и может быть использовано в кремнийорганической промышленности для получения органохлорсиланов прямым синтезом из кремнийсодержащей контактной массы под воздействием хлористого алкила в кипящем слое, а также в других отраслях промышленности для проведения процессов с использованием кипящего слоя.

Алкилхлорсиланы получают взаимодействием мелкодисперсной контакной массы, состоящей из кремния и катализаторов на основе меди с газообразным компонентом - хлоралкилом в кипящем слое.

Разработки аппаратурного оформления этого процесса, как правило, были направлены на выравнивание газодинамических и тепловых режимов по всему объему реактора для оптимизации его использования.

Известен реактор для прямого синтеза органохлорсиланов в кипящем слое, включающий корпус, трубчатый теплообменник, средства загрузки и выгрузки контактной массы, подвода газообразного компонента и отвода готового продукта, а также газораспределитель, выполненный в виде пакета установленных по оси аппарата распределительных элементов, каждый из которых представляет собой два цилиндра большего и меньшего диаметров, соединенных между собой кольцом, при этом на свободных концах цилиндров большего и меньшего диаметров с торцов выполнены прорези (пат. РФ 2162735, В 01 J 8/18, С 01 В 33/02, 2001 г).

Недостатком реактора является то, что при проведении процессов в псевдоожиженом слое не удается обеспечить равномерное псевдоожижение по всей высоте дисперсного слоя. Даже при идеальном газораспределении газовая фаза стремится к оси аппарата, образуя крупные пузыри, диаметр которых может достигать 0,6-0,8 м ("Расчеты аппаратов кипящего слоя". Ред. И.П. Мухленова, Б.С. Сажина, В. Ф. Фролова. Л. "Химия", 1986, с.64). Это снижает конверсию газового реагента в реакторах, увеличивает унос дисперсного материала, а также создает знакопеременную динамическую нагрузку на конструктивные элементы, установленные внутри реактора, которая приводит к выводу их из строя.

Наиболее близким к предложенному изобретению по технической сущности, достигаемому результату и принятым нами в качестве прототипа является реактор для прямого синтеза органохлорсиланов в кипящем слое (пат. РФ 1774550, В 01 J 8/18, 1997 г.). Известный реактор содержит снабженный внешним теплообменным устройством цилиндрический корпус, средства загрузки и выгрузки контактной массы, подвода газообразного компонента и отвода готового продукта, газораспределительную решетку и вспомогательный газораспределитель, установленный в горловине теплообменника в средней части реактора. Вспомогательный газораспределитель выполнен в виде полусферического стакана.

Недостатком реактора по прототипу является то, что вспомогательный газораспределитель расположен в нем в средней части по высоте в поперечном направлении по отношению к газовому потоку.

При достаточной высоте реактора в нижней его части образуются крупные пузыри газообразного компонента, и назначение вспомогательного газораспределителя в том, чтобы разрушить эти пузыри, при этом газораспределитель испытывает высокие знакопеременные динамические нагрузки, что снижает долговечность его работы, а также долговечность работы внутренних деталей реактора. Кроме того, в верхней части реактора также возможно образование крупных пузырей газообразного компонента.

Указанные недостатки приводят к снижению конверсии газообразного компонента реакции, повышению уноса мелкодисперсных частиц контактной массы.

Задачей данного изобретения является повышение конверсии газообразного компонента реакции, снижение уноса контактной массы, уменьшение динамических нагрузок в реакторе.

Указанная задача решена предложенным реактором для прямого синтеза органохлорсиланов в кипящем слое, включающим корпус, теплообменник, средства для загрузки и выгрузки контактной массы, подвода газообразного компонента и отвода готового продукта, а также газораспределители, в котором, согласно изобретению, внутри корпуса по высоте соосно ему установлены газораспределители, каждый из которых выполнен в виде блока из вертикальных лопастей, соединенных между собой внутренними ребрами и разделяющими полость реактора на изолированные друг от друга сектора, причем последовательно установленные блоки повернуты друг относительно друга на половину величины угла, образованного смежными лопастями. При этом расстояние между блоками должно быть не более высоты, необходимой для образования газовых пузырей, превышающих среднюю ширину сегментов реактора.

На фиг.1 представлен общий вид реактора.

На фиг.2 представлен общий вид вспомогательных газораспределителей.

Реактор включает корпус 1, внутри которого помещен теплообменник 2. Реактор снабжен средствами (штуцерами) 3, 4 для загрузки реакционной массы и выгрузки отработанной контактной массы. В нижней части реактора расположены газовая камера и газораспределительная решетка 5. Реактор имеет средства (штуцеры) 6, 7 для ввода газообразного компонента и вывода продуктов реакции.

Внутри реактора установлены вспомогательные газораспределители 8 в виде блоков из вертикальных лопастей 9, соединенных между собой внутренними ребрами.

Реактор работает следующим образом. В предварительно загруженный контактной массой и разогретый реактор для прямого синтеза органохлорсиланов через газораспределитель 6 подают пары хлоралкила, который, проходя через отверстия газораспределителя, внедряется в слой контактной массы, создавая кипящий слой. Образующиеся затем по высоте реактора пузыри газообразного компонента встречают на своем пути установленные в реакторе вспомогательные газораспределители 8, при этом происходит дробление пузырей, выравнивание газового потока. Образующиеся пары органохлорсиланов через штуцер 7 выводят из реактора.

По сравнению с прототипом предложенный реактор имеет следующие преимущества. Наличие в реакторе вспомогательных газораспределителей обеспечивает равномерное распределение газообразного компонента реакции по всему его объему, что приводит к повышению конверсии хлоралкила, снижению уноса контактной массы, уменьшению динамических нагрузок в реакторе.

Формула изобретения

Реактор для прямого синтеза органохлорсиланов в кипящем слое, включающий корпус, теплообменник, средства для загрузки и выгрузки контактной массы, подвода газообразного компонента и отвода готового продукта, а также газораспределители, отличающийся тем, что внутри корпуса по высоте соосно ему установлены вспомогательные газораспределители, каждый из которых выполнен в виде блока из вертикальных лопастей, соединенных между собой внутренними ребрами и разделяющими полость реактора на изолированные друг от друга сектора, причем последовательно установленные блоки повернуты друг относительно друга на половину величины угла, образованного смежными лопастями.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2