Реактор хлорирования этилена Советский патент 1992 года по МПК B01J19/24 

Изобретение относится к конструкции аппаратов, применяемых в химической промышленности для получения дихлорэтана путем прямого хлорирования этилена в среде кипящего дихлорэтана в присутствии катализатора.

Целью изобретения является снижение расхода этилена и уменьшение выхода побочных продуктов реакции за счет обеспече- ния полного растворения вводимого этилена.

На чертеже представлен продольный разрез реактора

Реактор представляет собой цилиндрическую вертикальную колонну 1, имеющую штуцеры 2 и 3 подвода этилена, штуцер 4 подвода хлора, штуцер 5 подвода возвратного дихлорэтана, штуцер 6 вывода паров дихлорэтана с примесями, штуцер 7 - вывода жидкого дихлорэтана с трихлорэтаном, штуцер 8 - слив.

Внутри корпуса реактора размещена циркуляционная труба 9. На уровне верхней половины циркуляционной трубы 9 в колонне 1 размещены горизонтальные секционирующие перфорированные тарелки 10. В нижней части колонны 1 имеется распределитель 11 возвратного дихлорэтана в виде отрезка трубы с заглушенным дном и продольными прорезями в ее стенках В пространстве между распределителем 11 дихлорэтана и нижней секционирующей тарелкой 10 размещен диффузор 12. Внутри диффузора 12, выше распределителя 11 дихVION О 4 С О

лорэтана, расположен распределитель 13 хлора. Распределитель 13 представляет собой барботер в ьиде трубчатых перфорированных колец, расположенных концентрически в одной горизонтальной плоскости и подклю- ченных параллельно к входному штуцеру 4. В кольцевом зазоре между диффузором 12 и стенкой колонны 1 размещен кольцевой бар- ботажный распределитель 14 второго компонента реакции - этилена. Распределитель 14 подключен к штуцеру З..К штуцеру 2 подсоединен патрубок 15, являющийся дополнительным-распределителем этилена, вводимого в циркуляционную трубу ,9.

Реактор работает следующим образом. В колонну 1, заполненную до заданного уровня возвратным дихлорэтаном, подают компоненты реакции - хлор и этилен. При их соединении в присутствии катализатора образуется дихлорэтан (основной целевой продукт реакции) и выделяется количество теплоты, достаточное для испарения синтезированного дихлорэтана и в пять раз большее количества возвратного дихлорэтана. Помимо основной реакции, идут побочные реакции с получением полихлоридов. Основной по количеству продукта реакцией является реакция заместительного хлорирования дихлорэтана с получением трихло- рэтана. Известно, что при прочих равных условиях выход трихлорэтана тем выше, чем выше температура среды, в которой протекает реакция.

При подаче указанных компонентов в колонну 1 в зоне распределителя хлора 13 начинается реакция хлорирования этилена, образуются пары дихлорэтана, включающие непрореагировавшие хлор и этилен. Га- зожидкостный поток в диффузоре 12 устремляется вверх. В диффузоре 12 обра- зуется устойчивый восходящий парожидко- -стный поток, а в кольцевом пространстве между диффузором 12 и стенкой колонны 1 и в циркуляционной трубе 9 образуются нисходящие парожидкостные потоки дихлорэ- тана с меньшим, чем в восходящем потоке, паросодержанием. Таким образом, в виде малого контура циркуляции реакционная масса интенсивно циркулирует в нижней части реактора - зоне ввода компонентов. При этом происходит полное растворение этилена, вводимого через распределители 14 и 15 в нисходящий поток дихлорэтана, за счет повышения парциального давления при его опускании в нижнюю часть колонны 1 и за счет удлинения пути его движения.

Далее, парожидкостная смесь, вышедшая из циркулирующих в зоне ввода потоков, проходит через секционирующие тарелки 10 в сепарационное пространство

реактора, откуда пары дихлорэтана с газовыми и парообразными примесями уходят через штуцер 6 на ректификацию, а жидкий дихлорэтан через циркуляционную трубу 9 сбрасывается вниз, образуя общий большой контур циркуляции дихлорэтана в реакторе. Расход дихлорэтана, циркулирующего по большому контуру, много меньше расхода дихлорэтана, циркулирующего по малому контуру из-за большого гидравлического сопротивления секционирующих тарелок 10.

Наличие интенсивного малого контура циркуляции и ввод в нисходящие потоки этого контура одного из реагентов - этилена, имеющего низкую растворимость в дихлорэтане, более чем на порядок меньшую, чем растворимость в дихлорэтане хлора, обеспечивает его полное растворение за счет повышения парциального давления и удлинения пути пузырьков этилена, благодаря чему обеспечивается большая, чем у прототипа, доля синтеза дихлорэтана в жидкой фазе по отношению к доле дихлорэтана, синтезируемой из компонентов реакции в паровой фазе.

Снижение количества компонентов реакции, взаимодействующих в паровой фазе, снижает расход избыточного этилена, а также выход побочного продукта - трихлорэтана. Последнее объясняется несколькими факторами: более равномерным распределением температуры жидкости в зоне ввода компонентов вследствие интенсивной циркуляции по малому контуру, более низкой температурой в ядре пузырей пара, содержащих реаги- рующие компоненты: хлор и этилен, вследствие снижения концентрации последних в жидкой и паровой фазах, уменьшения размеров парогазовых пузырей.

Общее снижение избыточного этилена может составить 20-40%.

Формула изобретения 1. Реактор хлорирования этилена, содержащий вертикальную колонну со штуцерами ввода газообразного хлора, этилена, жидкого возвратного дихлорэтана, вывода паров дихлорэтана и жидкого дихлорэтана, в которой размещены центральная циркуляционная труба, перфорированные тарелки и распределители газообразного хлора, этилена и жидкого возвратного дихлорэтана, отличающийся тем, что, с целью снижения расхода этилена и уменьшения выхода побочных продуктов реакции за счет обеспечения полного растворения вводимого этилена, он снабжен установленной кон- центрично центральной циркуляционной трубе внешней циркуляционной грубой, размещенной между распределителем возвратного дихлорэтана и нижней перфорированной тарелкий с образованием внешнего кольцевого зазора со стенками колонны, при этом распределитель газообразного хлора расположен в кольцевом пространстве, образованном циркуляционными трубами, а распределители газообразного этилена - во внешнем кольцевом зазоре.

2. Реактор по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что он снабжен размещенным в нижней части центральной циркуляционной трубы дополнительным распределителем этилена.

Область использования: изобретение относится к конструкциям аппаратов, применяемых в химической промышленности для получения дихлорэтана путем прямого хлорирования этилена в среде кипящего дихлорэтана в присутствии катализатора. Сущность изобретения: реактор хлорирования этилена выполнен в виде вертикальной колонны со штуцерами ввода хлора, этилена, возвратного дихлорэтана, вывода паров дихлорэтана и жидкого дихлорэтана с трих- лорэтаном, и снабжен циркуляционной трубой, по высоте которой установлены секционирующие перфорированные тарелки, и распределителями этилена, хлора и возвратного дихлорэтана. Реактор в зоне ввода компонентов дополнительно снабжен диффузором, расположенным по высоте между распределителями дихлорэтана и нижней секционирующей тарелкой, в циркуляционной трубе выполнены одна на уровне верхней части диффузора, а выводящие элементы распределителя одного из компонентов, например этилена, расположены в кольцевом зазоре между стенкой реактора и диффузором в нижней части циркуляционной трубы. 1 з.п. ф-лы, 1 ил оо С

5

11

/ Зтилен