Реактор

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

СЙ1иапистическин

Республик ((ц889086 (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) За Явлено 06. 03. 80 (21) 2894111/23-26 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 15. 12.81. Б1оллетень Ме 46

Дата опубликования описания 16. 12. 81 (51)М. Кл.

В 01 J 10/02 (Ьеударотееииый комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (5З)4 ДК 66. .023(088.8) (72) Автор изобретения

А. И. Адонин (71) Заявитель (54) РЕАКТОР

Изобретение относится к KQHcT рукциям химических реакторов и может быть использовано в процессах полимеризации с участием газообразных и жидких реагентов и катализатора. .Известно "устройство для непрерывного проведения реакций между газообразным продуктом и жидкостью в проточном трубчатом реакторе с вертикальным расположением трубок, заполненных-насадкой, и теплоносителем, цир10 кулирующим в межтрубном пространстве, Движение газа и жидкости в трубах происходит в направлении снизу вверх. для получения равномерного распределения газа по всем трубкам аппарата

15 на входе каждой трубки устанавливается сопло или пористая пластина так, чтобы получить перепад давления не

Л менее полонины гидростатического дав"

20 ления жидкости в трубках аппарата.

Имеется два типа аппарата, отличающиеся способом распределения жидкости по трубкам. Один способ заключается в использовании подсоса жидкости. в. каждую трубку аппарата с помощью специальной трубки меньшего диаметра погруженной одним концом в жидкость, подаваемую в нижний кожух аппарата. ,Другой способ состоит в распределении жидкости из ванны, расположенной в верхнем кожухе аппарата, для чего в каждую трубку с насадкой помещается трубка меньшего диаметра, по которой жидкость поступает в нижнюю часть насадки к месту входа газа (lj .

Известна также колонна для противоточного контактированияу внутри торой вертикально установлены паке- ты пластин с загнутыми верхними кромками. Пластины находятся на равных расстояниях друг от друга. Орошающая х<идкость подается через штуцер и,равномерно распределяется по поверхности пластин при помощи перфорированной плиты. Пар отводится через отвер89086 стия в штуцере. Унесенная паром жидкость отводится через другой штуцер.

В колонне провоцят испытания при ее диаметре 350 мм и высоте 6 м на смеси метанола и воды при расстоянии между пластинами 7,12 и 24 мм.

Найдена, что число тарелок, эквивалентное 1 м высоты пластин равно

0,5-1,0. Скорость пара в 3-5 раз превышает скорость пара в реакторах с насадкой. Разделительное действие колонны с орошаемыми пластинами в широких пределах практически не зависит от изменения производительности. Преимуществом колонны является малое гидравлическое сопротивление, благодаря чему эти колонны особенно пригодны для газофазных . реакций под вакуумом. При этом можсг быть достигнута скорость пара до

17 м/сек.

На основании теоретических соображений предложен метод расчета реакционных колонн с орошаемыми пластинами при ламинарном и турбулентном режимах, который сопоставлен с результатами опытов. Большое разделительное действие при ламинарном режиме, .предсказываемое теорией, не было подтверждено экспериментами. При увеличении скорости пара опытные значения гидравлического сопротивления составляют 607. от расчетных, Уменьшение расстояния между пластинами с 24 до

12 мм вызывает увеличение разделительной способности колонны (21 .

Недостатком известных устройств является прерь1вистость циклов контактирования наравне с большим расходом и перерасходом жидкого катализатора и энергоемкостью процессов.

Наиболее близким к предложенному по конструкции и достигаемому эффекту является реактор для проведения газо-жидкостных химических реакций с использованием жидкого катализатора, содержащий вертикальный корпус, плоско-параллельные пластины, установленные в корпусе, распределитель. жидкого катализатора, выполненный в виде коллектора с форсунками и расположенный в верхней части корпуса, и штуцеры ввода и вывода реагентов, катализатора и готового продукта (3).

Недостатком известного реактора является то, что пленка жидкости по поверхност пластин распределяется неравномерно в результате вертикального расположения пластин, 25

55 что, в свою очередь, приводит к уве личению толщины пленки жидкости в нижней части пластин, увеличению термического сопротивления и снижению температуры реакции. Кроме того, имеют место потери катализатора и значительный расход тепла.

Целью изобретения является интенсификация процесса эа счет обеспечения отделения катализатора от готового продукта, его циркуляции и использования для подогрева тела экзотермической реакции полимеризации.

Поставленная цель достигается тем, что реактор снабжен закрепленными на одной из стенок корпуса изогнутыми перегородками, образующими приемные карманы, кронштейнами, закрепленными на противоположной стенке корпуса, проволочными пакетами, параллельно размещенными над пластинами и образующими с ними плоские каналы, трубами с выполненными в них продольными щелями для подачи полупродукта, размещенными на кронштейнах и ограничИтельными планками, соединяющими торцы проволочных пакетов с трубами, а пластины и проволочные пакеты установлены наклонно между кронштейнами и изогнутыми перегородками, причем плоские каналы соединяют щели труб с приемными карманами.

На фиг. 1 изображен реактор, общий вид, продольный разрез; на фиг.2технологическая схема установки, в которой применяется предлагаемый реактор.

Реактор для проведения газо-жидкостных химических реакций с использованием жидкого катализатора состоит иэ вертикального корпуса 1, плоскопараллельных пластин 2, установленных в корпусе, распределителя жидкого катализатора, выполненного в виде коллектора 3 с трубопроводом 4 и форсунками 5 и расположенного в верхней части корпуса, штуцеров 6-14 ввода и вывода реагентов, катализатора и готового продукта, закрепленных на одной из стенок корпуса изогнутых перегородок 15, образующих приемные карманы 16, кронштейнов 17, закрепленных на противоположной стенке корпуса, проволочных пакетов 18, параллельно размещенных над пластинами

2 и образующих с ними плоские каналы 19, труб 20 с выполненными в них продольными щелями 21 для подачи

889086

Реактор для проведения газо-жидкостных химических реакций с исполь50 зованием жидкого катализатора, содер«сащий вертикальный корпус, плоскопараллельные пластины, установленные в корпусе, распределитель жидкого катализатора, выполненный в виде коллектора с форсунками и расположен55 ныи в верхней части корпуса, и штуцеры ввода и вывода реагентов, катализатора и готового продукта, .отличающийся тем, что, с цеполупродукта, размещенными на кронштейнах 17„ и ограничительных планок

22, соединяющих торцы проволочных пакетов 18 с трубами 20.

Пластины 2 и проволочные пакеты

18 установлены наклонно между кронштейнами 17 и изогнутыми перегородками 15. Плоские каналы 19 соединяют щели 21 труб 20 с приемными карманами 16.

Реактор работает следующим образом.

Реагенты, вступающие в реакцию, поступают в камеру 23 через штуцер

6 и 7, распределительный коллектор 15

3, трубопровод 4 и распыляются форсунками 5. В ту же камеру 23 поступает в виде паров второй реагент с парами катализатора иэ двух последних сепараторов 24 и 25 и за счет своей, z0 конденсации нагревают жидкость. Подогрев жидкости происходи и от дна камеры 23, которая является верхней частью камеры 26. В камере 23 происходит основная реакция между реа- 25 гентами в присутствии жидкого катализатора.

Для большей интенсивности всего процесса реакции в камере 23 поддерживается раэряжение — вакуум на- 30 сосом 2?, который деаэрирует все реагенты. Продукт из камеры 23 через штуцер 8, трубу 28, коллектор

29 и регулятор 30 расхода поступает в трубы 20, на выходе из которых

35 ограничительными планками 22 создается равномерная пленка жидкости, стекающая по наклонной поверхности пластин 2. Эти пластины 2 нагреваются паром из нижележащих камер 26 в резульЭ 40 тате чего из пленки жидкости происхо- дит ее испарение. Образовавшийся пар жидкого катализатора проходит через пакет 18, очищаясь от капель жидкости, которые стекают в карманы 16. Пар

45 конденсируется на верхней пластине 2 и полученный конденсат удерживается силами сцепления и поверхностного натяжения, но под действием сил тяжести стекает по пластине 2 в карман 16,. из которых он выводится и через шту" церы 9 в сепаратор 24.. В сепараторе

24 происходит вскипание продукта, так как он соединен с камерой 26, расположенной вьппе, и в которой давление ниже, чем поступающего в сепаратор

24 продукта. Величина давления в следующей камере 26 поддерживается регулятором 31 давления.

:6

Жидкость на нижней пластине 2 испаряется, в Результате чего происходит дополнительная реакция компонентов и увеличивается концентрация жидкого катализатора. Концентрат катализатора через штуцер 10 идет в сепаратор

25, где иэ него выделяются пары вторичного вскипания подобного сепаратору 24.

Выход жццкости из сепараторов 24 и 25 ограничивается регулятором 32 уровня, после которого жидкость посту- пает в следующие сепараторы 24 и 25.

Из этой жидкости также выделяется пар, который поступает в следующую камеру

26. После последнего сепаратора 24 насосом 33 чистый продукт перекачивает.ся в резервуар (не показан) или на дальнейшую переработку.

После последнего сепаратора 25 концентрированный катализатор насосом

33 перекачивается в камеру 23 через фильтр-циклон 34 по трубе 35 и штуцер

7. Вторичный пар из последних сепараторов 24 и 25 поступает в камеру

23, где отдает тепло и конденсат смеси компонентов.

Греющий пар для реактора поступает в камеру 36 нагрева через штуцер 11 и в результате конденсации отдает тепло пластине 2 нижней камеры 26. Конденсат нэ камеры36 уходит через штуцер 12 в сборник конденсата (не показан). Тепло греющего пара используется в реакторе многократно, например 16 раэ в камерах 23 и 26.

Экономическая эффективность выражается в технологичности процесса и в увеличении производительности реактора, в сокращении расхода тепла и катализатора на ведение процесса синтеза и полимеризации органических полупродуктов.

Формула изобретения

7 88 лью интенсификации процесса за счет обеспечения отделения катализатора от готового продукта, его циркуляции и использования для подогрева тепло экзотермической реакции полимеризации, он снабжен закрепленными на одной из стенок корпуса изогнутыми перегородками, образующими приемные карманы., кронштейнами, закрепленными на противоположной стенке корпуса, проволочными пакетами, параллельно размещенными над пластинами и образующими с ними плоские каналы, трубами с выполненными в них продольными щелями .для подачи полупродукта, размещенными на кронштейнах, и ограничительнЫ9086

8 ми планками, соединяющими торцы проволочных пакетов с трубами, а пластины и проволочные пакеты установлены наклонно между кронштейнами и изогнутыми перегородками, причем плоские каналы соединяют щели труб с приемными карманами.

Источники информации, 10 .принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ФРГ Р 1207924, кл..12 g, 2/01, 14.07.1966.

2. "Chem. Technik", 1955, т. 7, Р 11, с. 638-647.

3. "Chem. prUmysl", 1956, т. 8, N - 11, с. 581-583.

2.1

889086

Йл.2

Составитель А . Тарасов

Редактор Н. Горват Техред О.Легеза Корректор А Дзятко

Заказ 10311/13 Тираж 570 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобре-.ений и открытий

113035 Москва Ж-35 Раушская наб. д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4