Газо-жидкостной инжектор для фотохимических реакторов Советский патент 1984 года по МПК B01J10/00 B01J19/08 

а 1 Изобретение относится к конструкциям газожидкостных инжекторов и может быть использовано при фотохимических газожидкостных реакциях, особенно при способе сульфоокисления для получения вторичных алкансульфокислот из парафиновых углеводородов с прямой цепью в присутствии воды облучением ультрафиолетовыми лучами Известен газожидкостный инжектор содержащий цилиндрический корпус с вьтолненными в нем смесительной каме рой и круглыми отверстиями и подводя щий патрубок, соединенный с корпусом по его оси ll . Недостатком известного инжектора является низкая эффективность смешения газа и жидкости. Цель изобретения - интенсификация процесса смешения газа и жидкости. Эта цель достигается тем, что газожидкостный инжектор для фотохимических реакторов, содержащий цилин дрический корпус с вьшолненньп в не смесительной камерой и круглыми отверстиями и подводящий патрубок,соединенный с корпусом по его оси,снабжен коническим элементом, размещенны между корпусом и подводящим патрубко а круглые отверстия выполнены сечением, равным 0,25-2,0 диаметра, подводящего патрубка, и расположены на коническом элементе, при этом угол между отверстиями и подводящим патрубком- равен 30-90 , а соотношение высоты смесительной камеры к ее диаметру 1:1-3:1. На чертеже изображен общий вид инжектора, продольньй разрез. Газожидкостный инжектор для фотохимических реакторов содержит цилиндрический корпус 1 с выполненными в нем смесительной камерой 2 и круглыми отверстиями 3, подводящий патрубок 4, соединенный с корпусом по его оси, и конический элемент 5, размещенный между корпусом 1 и подводящим патрубком 4.Круглые отверстия 3 выполнены сечением, разным 0,25-2,0 диаметра подводящего патрубка 4, и расположены на коническом элементе 5, при этом угол между отверстиями 3 и подводящим патрубком 4 равен 30-90 , а соотношение высоты смесительной камеры 2 к ее диаметру 1:1-3:1. Внутреннее поперечное сечение па рубка 4 для впуска газа имеет форму 4 от круглого до звездообразного,а его длина не является критическЬй, однако должна иметь такую длину, чтобы обеспечивалось достаточное расстояние всасьшающих отверстий 3 от основания корпуса 1 или (при многоламповом реакторе) от общей трубы для подачи газа, чтобы каждая фаза перед газовым потоком могла беспрепятственно всасываться через всасывающие отверстия. В качестве материала, из которого изготовляются эти газационные установки, особенно пригоден при использовании при сульфоокислении армированный стекловолокном политетрафторэтилен. Эти газационные устройства монтируются в реакторе под УФ-погружаемой лампой, а именно на одну погружаемую лампу одно сопло, причем эти сопла в многоламповом реакторе на один ряд погружных ламп могут монтироваться соответственно на общей трубе для подачи газа. Плотность газации для достаточно тонкого распределения газа и особенно благоприятный режим потока вдоль продольного направления лампы составляет около 50-500 м,преимущественно 200-500 м на . При этом следует учитывать, что предварительное давление газа зависит также от уровня жидкости над соплом. Газовая смесь с высокой скоростью выходит из узкой части сопла в патрубке 4 в воронкообразное расширение камеры 2, в результате этого там через .боковые отверстия 3 всасывается жидкость. Благодаря срезающим усилиям всасываемой жидкости получается тонкое распределение газовой смеси. Из камеры 2 выходит струя жидкости.и газа,которая сообщает всей реакционной жидкости внутри реактора движение по принципу маммут-насоса. Благодаря конструкции этой газационной установки обеспечивается то, что массообмен в прилегающей области наружной огибающей трубы лампы, т.е. в области максимальной плотности облучения, лучше всего и в этой области концентрация газовых пузырьков максимальная и скорость массопёредачи самая высокая. При помощи этой газационной установки простым путем получают высокий выход алкансульфокислот, обусловленный улучшенным использованием излучаемого УФ-света и лучшими массопередачами. Это действительно как при применени в одноламповом реакторе, так и в мн голамповом реакторе. Предлагаемая газационная установ ка применяется для всех газожидкост ных реакций, но преимущественно для получения вторичных алкансульфонато сульфоокислением. При этом испольэуются П-парафиновые углеводороды или их смеси с 8-30 С-атомами,преимущественно с 10-18 С-атомами, а т5акже газовая . смесь SOj-O в моляр ном соотношении около 2:1, т.е. в стехиометрическом соотношении, или преимущественно с избытком до молярного соотношения около 3:1. Температура реакции составляет 20-40°С, преимущественно 30-38®С. В реакторе поддерживается давление приблизительно до 1 изб. бар, преимущественно 0,08-0,25 изб. бар. Реакционная жидкость отбирается в основании реактора, проходит через отделительное устройство и там отделяется нижняя фаза, которая содер жит полученные алкансульфокислоты и сернзгю кислоту наряду с парафином и водой. Верхняя фаза,парафиновая фаза охлаждается и затем после освежения парафином и водой направляется обратно в верхнюю часть реактора. Отбор направляемой также в циркуляцию газовой смеси SOj-0 производится из газовой зоны в верхней об ласти реактора. После асвежения SOj и О,, газовая смесь в компрессор компримируется до требуемого предва рительного давления и через предлагаемую газационную установку вводится в реактор. Пример. Примененной реакционной смесью является коммерческая фракция из п -парафинов с 12-18 °С-ат омами. От бирают снизу из реактора 4 жидкости, пропускают через отделительное устройство и после освежения парафином и водой подают насосом обратно через веркнкио часть реактора. Реактор приблизительно на 5/6 своего объема наполняется жидкостью и приблизительно на 1/6 газом. Давление в газовом пространстве верхней части per актора составляет 0,13 изб.бар.Температзфа реакции поддерживается охлаждением циркулирующей жидкости при 31-33°С. Облучение ультрафиолетовым светом происходит с помощью ртутной лампы высокого давления с герметичной арматурой мощностью 3,84 кВт.Диаметр ее наружной,трубки с кварцевой оболочкой-составлял 120 мм. Эта УФ-лампа производит поток излучения 545 Вт в области длин волн от 248 до 4.00,мм. За 1 ч вводится через газационную установку 33 м смеси газа SOj-Oj молярного состава 2,2:1, как описано, с предварительным давлением 1,1 изб. бар в реактор . Это устройство закреплено в нижнем основании реактора точно под УФ-лампой, и имеет размеры: отверстие для выхода газа имеет внутренний диаметр 7 мм, расположенные симметрично четыре всасываюпрпс отверстия имеют внзггренний диаметр соответственно 10 мм, внутренний диаметр смесительного резервуара составляет 35 мм, газахщонная уста новка имеет высоту всего 110 мм и . смесительный резервуар от выходного отверстия га,за имеет высоту 50 мм. За 1 ч получают 76 эквивалентов алкансульфокислоты. Молярное соотношение моно- к дисульфокислоте составляло приблизительно 9:1. Если работают с таким же реактором и при одинаковых условиях, как . указано, но с используемым до сих пор при сульфоокислении душем с отверстиями диаметром 180 t который на своей верхней поверхности имеет отверстия с диаметром в свету около 0,8-1,5 мм, и вводят в реактор через этот душ с отверстиями 75 газовой смеси с молярным составом 2,2:1, то получают за 1 ч только 52 эквивалента алкансульфокислоты.

ГАЗОЖИДКОСТНЫЙ ИНЖЕКТОР .ДЛЯ ФОТОХИМИЧЕСКИХ РЕАКТОРОВ, содержащий цилиндрический корпус с выполненными в нем смесительной камерой и круглыми отверстиями и подводящий патрубок, соединенный с корпусом по его оси, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса смешения газа и жидкости, он снабжен коническим элементом, размещенным между корпусом и подводящим патрубком, а круглые отверстия вьтолнены сечением, равным 0,25-2,0 диаметра подводящего патрубка, и расположены на коническом элементе, при этом угол между отверстиями и подводящим патрубком равен 30-90°, а соотношение высоты смесительной камеры к ее диаметру 1:1-3i1.