Гетерогенные химические реакции между жидкостью и газом в присутствии твердого измельченного катализатора находят все более широкое применение в химической промышленности. В случаях, когда скорость протекания процесса лимитируется диффузионным сопротивлением, существенным является энергичное перемешивание среды при надежном поддержании частиц катализатора во взвешенном состоянии с обеспечением их вывода из реактора с продуктами реакции. Поскольку большинство процессов органического сиптеза проводят при высоких давлениях, то возможности применения механических мешалок и барботеров ограничены, кроме того, часто не удается предотвратить осаждения взвешенных частиц катализатора с большим удельным весом, что нарушает технологический процесс, приводит к необходимости остановки и чистки аппаратов и снижает производительность. Для избежания этого используют более прогрессивные способы проведения гетерогенных химических реакций в трехфазной системе газ - жидкость - твердое тело с наложением пульсаций, осуществляемые в пульсационных колонных аппаратах.
Для интенсификации процесса на трехфазную систему газ - жидкость - твердое тело накладывать пульсации с частотой 80-150 колебаний в минуту и амплитудой 10-20 льи.
На чертеже схематически изображен пуль сационный колонный аппарат для осуществления описываемого способа.
Аппарат снабжен перфорированными тарелками / и концевыми отстойными камерами 2 и 3. Камера 2 нредназначена для вывода непрореагировавшего газа, а камера 5 - для вывода реакционной смеси. Подачу газа через ввод 4 и суспензии твердых частиц в жидкости через ввод 5 производят противоточно (места ввода и вывода реагентов могут меняться местами). Пульсатор 6 обеспечивает наложение на трехфазную систему газ - жидкость - твердое тело пульсации с частотой 80-150 колебаний в минуту и амплитудой 10-20 лиг так, чтобы интенсивность колебаний (произведение частоты на амплитуду) составляла бы 1200-2000 мм/мин.
Турбулентное движение фаз, получаемое за счет пульсационного режима, значительно интенсифицирует теплообмен при наличии в аппарате змеевиков и рубашек. Наличие перфорированных тарелок позволяет проводить реакцию по зонам, поддерживая в каждой из них соответствующий температурный режим; кроме того, нредотвращается вредное продольное перемешивание жидкости, что важно при осуществлении реакции с большой степенью превращения и, особенно, реакций высоких порядков. Так, например, в случае
реакции восстановления нитроциклогексана рабочий объем реактора уменьшается в четыре раза вследствие возрастания скорости процесса.
Способ может быть применен, в частности, в процессах высокотемпературного окисления циклогексана, при восстановлении нитроциклогексана в производстве капролактама и в других процессах.
Предмет изобретения
Способ проведения гетерогенных химических реакций в трехфазной системе газ - жидкость - твердое тело с наложением пульсаций, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса, на трехфазную систему газ - жидкость - твердое тело накладывают пульсации с частотой 80-150 колебаний в минуту и амплитудой 10-20 мм.
