Реактор для прямого синтеза алкоксисиланов

Изобретение относится к реакторам и тепломассообменным аппаратам и может быть использовано в кремний органической промышленности для получения алкоксисиланов. Реактор для прямого синтеза алкоксисиланов включает корпус колонного типа, средства для загрузки и выгрузки продуктов реакции, многоярусную мешалку. Реактор содержит установленные в зазоре между лопастями мешалки отбойные перегородки и на циркуляционной трубе шламоотделитель. Отбойные перегородки установлены под углом 15-90° к горизонтали. Обеспечивается повышение производительности, эффективности тепломассообменных и реакционных процессов при высокой конверсии кремния, а также полностью непрерывное производство. 1 ил.

 

Изобретение относится к реакторам и тепломассообменным аппаратам и может быть использовано в кремнийорганической промышленности для получения алкоксисиланов.

Синтез алкоксисиланов проводится путем каталитического взаимодействия контактной массы, состоящей из дисперсного кремния и катализатора, со спиртом при температуре 180-280°С в среде высококипящих органических растворителей (алкилбензоле, термолане, терминоле, малотерме и др.). В зависимости от используемых катализаторов процесс идет в направлении получения триалкоксисиланов:

или тетраалкоксисиланов:

где R алкильная группа СН3, С2Н5, С3Н7.

При синтезе алкоксисиланов проходят также побочные реакции

ROH+H2→RH+H2O

2ROH→ROR+Н2O и др.

с образованием воды. Вода гидролизует алкоксисиланы с получением полиалкоксисиланов, которые периодически необходимо удалять из растворителя.

В синтезе используется кремний с содержанием основного вещества 80-98,5%. В результате выработки кремния в реакционной массе накапливаются примеси (шлам), содержащиеся в исходном кремнии, которые также периодически необходимо удалять из растворителя. По мере накопления в реакционной массе примесей в виде полиалкоксисиланов и шлама необходимо проводить регенерацию растворителя для дальнейшего его возвращения в процесс синтеза.

Известен реактор емкостного типа для получения алкоксисиланов, включающий вертикальный цилиндрический корпус, снабженный мешалкой, средствами обогрева, подачи контактной массы, выгрузки готового продукта в каскаде однотипных реакторов при противоточном движении реагентов спирта и кремния (патент США №5084590 кл. 556-470, 1992 г.)

Недостатком такого технического решения является то, что установка каскада однотипных реакторов требует больших производственных площадей. При таком аппаратурном решении ограничена производительность, т.к. на последней ступени каскада реакторов из-за малой концентрации кремния в реакционной массе вследствие его выработки скорость реакции падает. Для проведения процесса требуется большое количество высококипящего растворителя. В процессе синтеза вместе с образующимся шламом выводится много реакционно-способного мелкодисперсного кремния, что приводит к повышению расхода сырья и увеличению количества отходов. Для удаления накопившегося шлама и продуктов побочных реакций из реакционной массы процесс останавливают. Также проводят регенерацию растворителя для последующего его возврата в процесс. Кроме того, такое аппаратурное оформление не позволяет полностью обеспечить непрерывность процесса синтеза алкоксисиланов.

Следует отметить, что для крупнотоннажных химических производств возможности емкостных аппаратов ограничены из-за снижения их эффективности при увеличении объема аппарата.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является реактор для прямого синтеза алкоксисиланов колонного типа, снабженный многоярусной лопастной мешалкой, средствами обогрева, загрузки и выгрузки (патент США №2002/0188146 А1, кл. 556-472, 2002 г.).

К недостаткам такого реактора относятся ограниченная производительность и конверсия кремния, а также невозможность обеспечения полностью непрерывного производства.

Задачей настоящего изобретения является повышение производительности за счет исключения потерь сырья, обеспечение эффективности тепломассообменных и реакционных процессов при высокой конверсии кремния, а также обеспечение полностью непрерывного производства.

Для решения этой задачи предлагается реактор колонного типа с многоярусной лопастной мешалкой для проведения прямого синтеза алкоксисиланов, снабженный средствами подвода сырья и вывода продуктов синтеза.

Реактор для прямого синтеза алкоксисиланов (чертеж) состоит из корпуса цилиндрический формы (1), оснащен многоярусной лопастной мешалкой (2). Причем лопасти мешалки выполнены под углом наклона относительно горизонтали таким образом, что составляют угол 15-45°. К корпусу реактора в зазоре между лопастями мешалки прикреплены отбойные перегородки (3) таким образом, что составляют угол 15-90° к горизонтали.

В верхней части реактора установлен парожидкостной сепаратор (4). Реактор и сепаратор между собой соединены циркуляционной трубой (5). На циркуляционной трубе в верхней ее части установлен шламоотделитель (6). Аппарат снабжен средствами для загрузки и выгрузки.

Реактор для прямого синтеза алкоксисиланов работает следующим образом.

В реактор синтеза (1) загружают растворитель, контактную массу, состоящую из кремния и катализатора, включают перемешивающее устройство и после достижения заданной температуры в нижнюю часть реактора подают спирт. Лопастная мешалка (2) обеспечивает диспергирование парогазовых пузырей, поддерживает во взвешенном состоянии частицы кремния и катализатора, а также создает интенсивный восходящий поток реакционной массы, которая поступает в парожидкостной сепаратор (4). В парожидкостном сепараторе продукты реакции выделяют из реакционной массы и в парогазовом состоянии выводят из реактора, а реакционная масса по циркуляционной трубе (5) возвращается в нижнюю часть реактора.

В шламоотделителе (6), установленном в верхней части циркуляционной трубы, крупные частицы кремния оседают вниз и возвращаются в процесс, а мелкодисперсный шлам во взвешенном состоянии остается в растворителе. Периодически по мере накопления суспензию шлама в растворителе выводят для последующей регенерации растворителя. Вывод суспензии шлама осуществляют следующим образом. В реакторе создают небольшое избыточное давление, при этом часть суспензии шлама в растворителе из шламоотделителя через сифон выдавливают на узел регенерации растворителя без остановки процесса синтеза, а в реактор догружают необходимое количество активированной реакционной массы, содержащей растворитель, кремний и катализатор.

Реактор для прямого синтеза алкоксисиланов, включающий корпус колонного типа, средства для загрузки и выгрузки продуктов реакции, многоярусную лопастную мешалку, отличающийся тем, что реактор содержит установленные в зазоре между лопастями мешалки отбойные перегородки и на циркуляционной трубе шламоотделитель, при этом отбойные перегородки установлены под углом 15-90° к горизонтали.



 

Похожие патенты:

Реактор // 2330715
Изобретение относится к химическому машиностроению, к конструкциям реакционных аппаратов и может быть применено для интенсификации гетерогенных процессов при избыточном давлении с большим газо- и тепловыделением.

Изобретение относится к области проведения тепловой обработки текучих продуктов. .

Изобретение относится к химической промышленности и касается установки для термоударной обработки сыпучих материалов, содержащей емкость для исходного материала, нагреватели и привод вращения, при этом она включает вертикальный вал с закрепленной на нем тарелью, установленный в корпусе, регулятор расхода материала, установленный в нижней части емкости для исходного материала, при этом привод вращает вал, имеется система охлаждения-закалки продуктов термоударной обработки, а рабочая поверхность тарели выполнена конической или с кривизной, обеспечивающей расширение кверху.

Изобретение относится к способам и устройствам, позволяющим проводить физические и химические процессы с жидкими средами. .

Изобретение относится к оборудованию урановых производств и может быть использовано в химической, металлургической и других отраслях промышленности. .

Изобретение относится к устройству для контактирования твердого материала в виде сыпучих частиц с жидкостями или твердого материала с жидкостями и газами в реакторе путем приведения реагентов в контакт друг с другом, включающему корпус и установленный в нем ситовой элемент, в зоне которого осуществляется контактирование, при этом ситовой элемент выполнен в виде вращающегося барабана 5.

Реактор // 2133146
Изобретение относится к оборудованию уранового производства, а именно к аппаратам для проведения процесса фторирования окислов урана. .

Изобретение относится к химическому машиностроению, к конструкциям реакционных аппаратов малого объема периодического действия и может быть применено для интенсификации гетерогенных процессов с большим газо- и тепловыделением в производствах химической, нефтехимической и фармацевтической промышленности.

Реактор // 2330715
Изобретение относится к химическому машиностроению, к конструкциям реакционных аппаратов и может быть применено для интенсификации гетерогенных процессов при избыточном давлении с большим газо- и тепловыделением.

Изобретение относится к химическим технологиям и предназначено для осуществления гетерогенных химических реакций, проходящих с большим тепловым эффектом. .

Изобретение относится к конструкции реакционного оборудования, используемого для производства экстракционной фосфорной кислоты из различных видов природного фосфатного сырья.

Изобретение относится к реакторам смешения и может найти применение в химической, нефтехимической, микробиологической, биохимической и других отраслях промышленности при проведении гидромеханических, массообменных и реакционных процессов, особенно с высоковязкими жидкостями.

Изобретение относится к области химической технологии, экологии, а более подробно к способам проведения химических реакций, в частности окисления в сверхкритических средах-флюидах (или растворителях).

Изобретение относится к производству хлорсодержащих окислителей, применяемых при обеззараживании и очистке питьевой воды, сточных и оборотных вод. .

Изобретение относится к реактору, который используют для обработки вязкой среды или проведения химических реакций, таких как полимеризация. .

Изобретение относится к аппаратам для проведения гетерогенных процессов и может быть использовано при проведении синтеза гидроксиламинсульфата в производстве капролактама в химической промышленности.

Изобретение относится к получению мономеров, используемых в производстве высокомолекулярных соединении, конкретно к алкилированию бензола низшими олефинами в алкилаторе.

Изобретение относится к области химического машиностроения, к реакторам для скоростного пиролиза древесины, торфа и др. .

Изобретение относится к области химической промышленности
Наверх