Устройство для непрерывного сульфирования Советский патент 1984 года по МПК B01J19/00 

со Изобретение относится к конструкции реакторного устройства и может быть использовано для проведения про цессов химической технологии, в частности для непрерывного сульфирования органической жидкости. Известно устройство для сульфирования органической жидкости, содержа щее корпус и распределительное устpofiCTBo, выполненное в виде камеры с горизонтальной кольцевой цепью 13 Недостатком устройства является то, что оно не обеспечивает равномер ность толщины пленки по всему диаметру щели. Известно устройство для.сульфирования органической жидкости, содержа щее вертикальный цилиндрический корпус,- внутри которого в верхней части размещено питаклцее устройство, выпол ненное в виде сетки, и кольцевое сопло для подачи газообразного сульфирующего агента С2. Недостатком известного устройства является то, что сетка в процессе работы засоряется, что приводит к .не равномерности распределения потока органической жидкости по реакционной поверхности и поэтому со временем имеет место окрашивание готового про дукта. Кроме того, возьюжно, что изза местного разбрызгивания органичес кой жидкости из сетки пленка органической жидкости не образуется на реакционной поверхности. Цель изобретения - повышение стабильности продукта. Поставленная цель достигается тем ЧТО в устройстве для непрерывного сульфирования, содержащем вертикальный цилиндрический корпус, внутри ко торого в верхней части размещено питающее устройство, и кольцевое сопло для подачи газообразного сульфирукяце го агента, питающее устройство выпол нено в виде размещенной в верхней части аппарата кольцевой камеры с прорезями, внутри которой коаксиально укреплено кольцевое сопло для подачи газа, при этом прорези сделаны в форме прямоугольника, доля, площад которых определяется по формуле где а - высота прорези Ъ - расстояние между прорезями ; с - ширина прорези. Кроме того, корпус выполнен в виде двух концентрически установленных цилиндров, снабженных теплообменными рубашками. Указанное отличие обеспечивает получение однородной тонкой пленки на поверхности реактора благодаря си ле притяжения, при этом не возникает нежелательного окрашивания продукта, так как с течением времени не проис- ходит засорение прорезей. На фиг.1 представлено устройство, вертикальный разрез; на фиг.2 - кольцевое питающее устройство; на фиг.З разрез А-А на фиг. 2. Устройство для непрерывного сульфирования содержит вертикальный корпус 1, внутри которого в верхней части размещено питающее устройство, выполненное в виде кольцевой камеры 2 с прямоугольными прорезями 3, внутри которого коаксиально укреплено кольцевое сопло 4 для подачи газа. Корпус 1 реактора выполнен в виде двух концентрически установленных цилиндрических стенок 5 и 6, снабженных теплообменными рубашками 7 и 8 с патрубками 9 и 10 для вывода охлаждающей воды. Внутри теплообменных рубашек 7 и 8 установлены перегородки 1 1 , Устройство работает следующим образом. Сульфируемую органическую жидкость такую как о.-олефин, имеющий 10-24 атомов углерода, вводят через внутренний 12 и наружные 13 патрубки для подачи сырья. Органическая жидкость, вводимая через внутренний патрубок ,12 для подачи сырья, течет вниз в виде тонкой пленки по реакционной поверхности внутренней реакционной стенки 6 из внутреннего кольцевого питающего устройства 14 через кольцевую камеру 15. Подобным образом органи- ческая жидкость, вводимая по наружным патрубкам 13 для подачи сырья, стекает вниз в виде тонкой пленки по реакционной поверхности наружной реакционной стенки 5 из наружного питаквдего устройства 16 через кольцевую камеру 17. Трехокись серы в качестве газо- образного сульфирующего продукта подают по питающему трубопроводу 18 для SOj и вводят в зону 19 реакции из кольцевого сопла 4, подающего SOj, .включенного между двумя реакционными стенками 5 и 6. Предпочтительно отверстие кольцевого питающего BOj сопла 4 разместить несколько ниже кольцевых питающих камер 15 и 17. Газообразная SO, вводимая Б зону 19 реакции, действует на тонкую пленку органической жидкости непосредственно ниже сопла 4, сульфируя ее. Пока органическая жидкость стекает вниз по реакционной поверхности, указанное сульфирование заканчивается.: Кольцевая питающая 1 амера 2 имееу несколько прорезей 20, расположенных в ряд горизонтально на равном расстоянии одна от другой. Предпочтительно толщина кольцевой стенки 21 кольцевого питающего устройства 3-15 мм. Сульфируемую органическую жидкость подают внутрь устройства и пропускают через

прорези 20 для стока вниз в виде тонкЪй пленки по внешней поверхности 22 устройства и дальнейшего стока вниз по реакционной поверхности внутренней реакционной стенки & при условии,что ее поверхность выровнена с наружной поверхнрстью 22. Когда кольцевое питающее устройство является упомянутым внешним питающим устройством, органическую жидкость подают снаружи этого устройства и пропускают через прорези 20, чтобы она стекала вниз по внутренней поверхности 2р.

Кольцевое питающее устройство согласно изобретению выполнено при воздействии на один конец кольцевой стенки 21, чтобы точно превратить ее в гребнеподобную конфигурацию и связать кольцевой элемент 24 с выполненным таким образом одним концом. При горизонтальном расположении кольцевого питающего устройства на устройстве для непрерывного сульфирования указанное контактсвязывание может быть осуществлено,например, с помощью болтов. В качестве внутреннего кольцевого питающего устройства для кольцевого элемента 24 может быть также использована круглая пластина. Кольцевые питающие устройства должны быть в таком количестве, сколько реакционных стенок, обычно два кольцевых питающих устройства используют для аппарата непрерывного сульфирования.

Использование предлагаемого устройства с применением указанного кольцевого питающего устройства позволяет создать равномерную тонкую пленку органической жидкости на реакционной поверхности, так что полученный продукт не является окрашенным и сопровождается образованием побочнБк продуктов только в незначительной степени, следовательно, получают высококачественный сульфированный продукт. В отличие от известных устройств

использующих питающие устройства, такие как сетка, предлагаемое устрой ство имеет прорези, свободные от забивания незначительным количеством порошков или мусора, содержащихся в органической жидкости и, следовательно, в нем можно осуществлять длительное время стабильный непрерывный процесс .

Известная аппаратура для непрерывного- сульфирования в основном пригодна для производства поверхностно-активного агента и, кроме того, пригодна также для сульфирования при производстве красителей и медикаментов.

Равномерность тонкой пленки органической жидкости, образующейся на реакционной поверхности, измерена в следующем эксперименте.

Равномерность тонких пленок органической жидкости, образовавшихся на реакционных поверхностях при использовании предлагаемого устройства, снабженного кольцевыми питающими устройствами, и известной аппаратуры, снабженной щелевыми отверстиями соответственно, определяют при измерении величины потока. Измерение проводят соответственно в одном из восьми положений внутренней реакционной поверхности (диаметр 76 мм), соответствующем положению на наружной поверхности внутренних кольцевых питакяцих устройств, которяле расположены соответственно на 5 см вертикально вниз от восьми положений,полученных при делении указанной наружной поверхности устройства на восемь равных .частей.

Использованной органической жидкостью является ot-олефин с 16-18 атомами углерода {имеющий средний молекулярный вес 235).

Конфигурация использованныз4 кольцевых питающих устройств и результаты измерений представлены в табл.1.

Таблица 1

1, УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОГО СУЛЬФИРОВАНИЯ, содержащее вертикальный цилиндрический корпус, внутри которого в верхней части размеще-. но питающее устройство, и кольцевое сопло для подачи газообразного сульфирукяцего агента, отличающееся тем, что, с целью повышения стабильности продукта, питающее устройство выполнен,о в виде кольцевой камеры с прорезями, внутри которой коаксиально укреплено кольцевое сопло для подачи газообразного сульфирующего агента, при этом прорези сделаны в форме прямоугольника,доля плсицади которых определяется по формуле а .с 100%, а(Ъ + с ) где а г- высота прорези ; b - расстояние между прорезями; с - ширина прорези, 2, Устройство по п,1, о т л ичающееся тем, что корпус выполнен в виде двух концентрически СО установленных цилиндров, снабженных .теплообменными рубашками, .

0.4

0.4

0.4 3 3 3

50

40 46 35

44

48

0.4 0.3

0.4

0.4 3 Щель 3 3

100

95

90 19

80

17

17

22

Как видно и табл.1, известная аппаратура снабженная щелевыми отверстиями, приводит к большому изменению величины потока на реакционной 35 поверхности, тогда как предлагаемая аппаратура, снабженная кольцевым питающим устройством, имеющим площадь прорезей 40-90%, приводит к очень равномерному потоку, в результате 40 чего получают сульфированный продукт отличного качества.

Пример 1. При использовании предлагаемого устройства для непрерывного сульфирования, .снабженного кольцевыми питающими устройствами, сульфируют о1-олефин, имеющий 16-18 атомов углерода (средний молекулярный вес

ъ,мм

Площадь прорезеи,%

Качество сульфированногопродукта

Продйлжение табл. 1

235), с помощью газообразной SO. Для сравнения подобный, эксперимент проводят с использованием известной, аппаратуры со щелевым отверстием. Оба опыта осуществляют в условиях, когда длина реакционной стенки составляет 2м, количество подаваемого ot-олефика составляет 250 кг/м ч , молярное отношение SOj к о -олефину равно l,14t температура охлаждающей воды в рубашке с водянымохлаждением равна , а температура реакции сульфирования 55-60 0.

Результаты для указанных сульфированных продуктов представлены в табл.2.

Таблица2

Щель

95

100 Срдер кание непрореагировавшего масла, вес.% 2.70 2.682.71 Окрашивание 0.125 0.115 0.110 Содержа ние дисульфоната 8.О

Экстракт петролейного эфира (активное основание)

Концентрация 25%, мера поглощения света ячейка 10 MM,420NM.

im

Дисульфонат, вес.%, содержащийся в поверхностно-активном агенте. Как видно из табл.2, поверхнЬстн активный агент, полученный 6 применением предлагаемого устройства, ок рашен намного меньше, чем продукт, полученный в известном устройстве, он избыточно непросульфирован и име ет отличное качество. Пример 2. При использовании предлагаемого устройства,снабженного кольцевыми питающими устрой ствами,, как в примере 1, имеющими площадь прорезей 67%, проводят суль фирование алифатического спирта, имеющего 12 атомов углерода (молеку лярный вес 204), в качестве сульфируемой органической жидкости таким же образом, как в примере 1, за ис ключением следующих условий: Молярное отношение SO, 1,03 Количество подаваемого сульфируемого спирта250 кг/М Количество разбавляющего воздуха Температура охлаждающей воды Результаты представлены в табл.3 вместе с сравнительными результатами , полученными на известной аппара туре, имеющей щелеподобное отверсти (как использовано в примере.1). Таблица

Продолжение табл. 2

Метод ионообменной смолы. 2.72 2.70 2.752.9 0.110 0.120 0.150 0.205 7.98.0 Из данных, приведенных в табл.3 видно, что предлагаемая аппаратура для непрерывного сульфирования является намного лучше По сравнению с известной. Пример 3. При использовании предлагаемой аппаратуры, снабженной кольцевыми питающими устройствами, имеющими а 0,б1ив4,Ъ 4мми площадь прорезей 67% проводят сульфирование, применяя в качестве сульфируемой органической жидкости;спирт, оксиэтилированиый тремя молями окисиэтилена (молекулярный вес 330), по методике примера 1, но с учетом следующих условий: Молярное отношение 50з I Количество подаваемого этоксили300 кг/м-ч рованного спирта Количество разбавляющего возду3 н м /мин ха Температура охлаждакицей воды Для сравнения при использовании известной аппаратуры, снабженной щелевым отверстием с а 4 мм, проводят аналогичный эксперимент. Полученные результаты приведены в табл.4 вместе с результатами, полученными на предлагаемой аппарат фе. J ..т а б л и ц а . 4 Количество поверх-Гпредлага-Тизвестностно-актйвного емое уст- ное устагента . |ройство {ройство

Пример 4. Проводят сульфирование по методике примера 2 за исключением испольдов;ания алкилбензола (молекулярный вес 243) в качестве сульфируемой органической жидкости и следующих условий (аппаратура, использованная для сравнения, такая же, как в примере 2):

Содержание непрореагировавшегонефтяного масла, вес,%

Окрйшиваниё (10%-ный водный раствор)

Неорганическая соль, вёс.%

Пример 5. В соответствии с технологией, упомянутой в примере 1, проводят опыты по непрерывному сульфированию с использованием предлагаемого устройства, снабженного кольцевым питающим устройством, имеющим множество прямоугольных проПараметры сульфирования (г/ЛР, мм Качество сульфипредлагаемомрованных продуктовСодержание непрореагировавшего масла, 2,712,71 вес.-% Окрашивание 0,1100,108 Цвет (по наблюдению невооруженным глазом) Желто- Желтокоричне- коричн вый вый

Молярное соотноше1,05 ние 80

.Количество подава300 кг/м-ч емого алкилбензола Количество разбавляющего воздуха

3,н м/мин

Температура охлажда20 0кхцей воды

аблицаЗ

1,30

1,35

0,010 0,015 1,25 1,20

резей с общей площадью около 67% (а 0,4, Ъ 3 и с 6,1 мм), и известного устройства, снабженного тканой сеткой со средним размером отверстий 18 мкм.

Результаты приведены в табл.б Т а б л и ц а 6 К2О) наустройстве известном 2 2,702,702,752,75 0,1100,1190,1500,250 Желто- Светло- Корич- Темнокоричне- коричне- невый коричневый выйвый

Содержание

соли дисульфокислоты,

вес.% .

Необходимость отбеливателя

25% концентрация, впитывающая способность (или легкая абсорбция),

10 мм ячейка, 420 мм .

Так как ухудшается окрашивание продукта, необходимо прекратить непрерывный процесс и очистить засоренную тканую сетку.

Необходимо немедленно остановить непрерывный процесс и очистить засоренную тканую сетку.

i Согласно изобретению перепад давления (32 мм ) является постоянным в течение 36 ч работы, в то время как перепад давления в известном устройстве возрастает с 400 до 1900 м . Это ясно демонстрирует тот факт, что отверстия тканой сетки в известном устройстве со временем засоряются.

В соответствии с изобретением в процессе работы качество конечных продуктов поддерживается постоянным, в то время как качество конечных продуктов в известном устройстве с течением времени ухудшается, в частиОсти окраска конечного продукта кроме того, становится необходимым

Продолжение табл. 6

8,5

8,5

8,5

7,6

Предпоч- Да

Нет Нет тительно

продукт, полученный после 24 или 36 работы, подвергать отбеливанию в последующей дополнительной операции отбеливания,которая отсутствуе т при использовании предлагаемого устроит ства.

I

С помощью известного устройства длительное и усто 1чивое непрерывное сульфирование нельзя проводить изза засорения тканой сетки и снижения качества сульфированного продукта. При использовании предлагаемого устройства указанную работу осуществляют, не вызывая засорение прорезей и ухудшение качества сульфированного продукта.

13

Фиг.1 16

18

15

20

fWC

22-Л

,