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

Изобретение относится к конструкциям аппаратов, применяемых в химической промышленности для получения дихлорэтана путем прямого катализатора.

Известен барботажный реактор для проведения химических реакций в системе жидкость - газ, выполненный в виде вертикальной колонны со штуцерами ввода и вывода реагентов, снабженный циркуляционной трубой и перфорированными тарелками, которые могут быть выполнены ситчатыми провального типа с живым сечением 1-20%.

Реакция хлорирования этилена - экзотермическая. При синтезе 1г моль этилена выделяемого количества тепла достаточно для испарения синтезированного дихлорэтана и дополнительно еще 5 г -моль дихлорэтана. Поэтому в зоне распределения этилена, где введенный этилен вступает в контакт с введенным ранее хлором, протекает бурная реакция синтеза дихлорэтана, сопровождающаяся интенсивным парообразованием. Образовавшиеся пары дихлорэтана, объем которых более чем на два

порядка превышает объем вводимого и синтезированного жидкого дихлорэтана и более чем в три рзаз превышает объем вводимых на синтез газов (клорг м этилена), смешиваются с нерзствсфзнными а жидком дихлоэтане хлором и зтмленом и существенно снижают их концентрацию, по сравнению с концентрацией газов при их вводе. Вследствие разбавления компонентов реакции парами дихлорэтана снижаются скорости процессов перемешивания и тепло- и массообмена, что, в конечном счете, требует увеличения расхода этилена (повышение его концентрации в паровой фазе) для полного использования хлора,

Кроме того, параллельно с основным процессом хлорирования этилена до полезного целевого продукта - дихлорэтана в реакторе протекают побочные реакции заместительного хлорирования дихлорэтана до полихлоридов (в основном, трихлорэ- тана).

Прототип имеет недостаточную эффективность процессов перемешивания контактирующих фаз из-за, ограниченной

хз

%1

СА) 4

2

лины пути их перемешивания в зоне расположения перфорированных тарелок. Длиа этого пути от нижней тарелки до верхней оставляет около 4 м, а средняя приведенная скорость перемещения контактируюих фаз составляет всего 0,42 м/с, что вляется недостаточным для своевременного связывания хлора этиленом, Поэтому, тобы обеспечить эффективность этого процесса, необходимо расходовать дополниельное избыточное количество этилена, то в свою очередь приводит к повышенноу выходу побочных продуктов синтеза и снижению выхода основного продукта - дихлорэтана.

Целью изобретения является повышение эффективности процесса за счет увеличения дпины пути и скорости перемещения контактирующих фаз.

Поставленная цель достигается тем, что в реакторе прямого хлорирования этилена, включающем вертикальную колонну Со штуцерами ввода и вывода компонентов и продуктов реакции и установленные внутри нее циркуляционную трубу с окнами и распределители хлора.этилена и возвратного дих- лорэгана. согласно изобретению, он снабжен винтовой перегородкой с поперечными перфорированными перегородками, отверстия в которых выполнены неравномерно по поверхности, при этом винтовая перегородка установлена на уровне верхнего края циркуляционной трубы над окнами между стенками реактора и циркуляционной трубы.

Кроме того, живое сечение отверстий поперечных перфорированных перегородок может увеличиваться от центра к периферии реактора и от верха к нмзу перегородки, или увеличиваться в четных перегородках от центра к периферии, а в нечетных - от периферии к центру.

На фиг.1 изображена схема реактора; на фмг.2 - 5 представлена перегородка и ее установка относительно вертикали; на фиг.б-Э показаны горизонтальные сечения реактора с расположением поперечных радиальных перегородок и перегородок, установленных под некоторыми углами к радиусу.

Реактор представляет собой вертикальную колонну 1 со штуцерами для подвода этилена 2, подвода хлора - 3, подвода возвратного дихлорэтана - 4, выводов паров дихлорэтана - 5, вывода жидкого дихлорэтана с трихлорэтаном - 6,слива - 7. Внутри реактора установлена циркуляционная труба 8, распределитель возвратного дихлорэтана в виде трубы 9 с продольными

прорезями, распределители хлора 10 и этилена -11, выполненные в виде концентрически расположенных кольцевых трубчатых диспергаторов с отверстиями, подключенных параллельно к штуцерам 3 и 2 подвода хлора и этилена соответственно. Между зоной ввода реагентов и сепарационным пространством на уровне верхней части циркуляционной трубы 8 выполнен спирально-винтовой канал, сформированный сплошной винтовой перегородкой 12, снабженной поперечными радиальными перфорированными перегородками 13. В циркуляционной трубе 8 ниже начала спирально-винтового канала выполнены окна 14, соединяющие верхнюю часть зоны ввода реагентов реактора с общим контуром циркуляции через циркуляционную трубу 8.

В поперечных перегородках 13 выполнены проходные отверстия 15, образующие живое сечение и размещенные неравномерно по их площади (см.фиг.2 и 3).

В варианте, показанном на фиг.2 и 6,

живое сечение перфорированных перегородок 13 увеличивается сверху вниз и от центра к периферии.

В вариантах, показанных на фиг.2, 3, 7 и 8, живое сечение перегородок 13 увеличивается сверху вниз, у четных перегородок 13 - от центральной части колонны 1 к периферии (см. фиг.2), у нечетных - от периферийной части колонны 1 - к центральной (см, фиг.З).

Относительно вертикали поперечные перегородки 13 могут располагаться под углом Д который может изменяться в пределах , как показано на фиг.4, до , Вариант расположения перегородки

13 с / 0° показан на фиг.5.

В плане средние линии перегородок 13 могут располагаться радиально, как показано на фиг.6 и 7, или образовывать с радиусом некоторый угол а, как показано на фиг.8. Угол

а может находиться в пределах ± 45°.

Поперечные перегородки 13 могут быть плоскими, как показано на фиг.6 и 7, или могут иметь криволинейную поверхность, как показано на фиг.8.

В реактор непрерывно через соответствующий распределитель подают возвратный дихлорэтан, газообразный хлор, газообразный этилен. Из реактора непрерывно через штуцер 5 выводятся пары сырого (неочищенного, с примесями)

дихлорэтана, а через штуцер 6 - жидкий дихлорэтан стрихлорэтаном. Вместе с парами дихлорэтана из реактора выводится избыточный этилен.

Газожидкостная смесь, образующаяся в реакторе и состоящая из дихлорэтана в жидкой и паровой фазах и непрореагировавших компонентов хлора и этилена, содержащихся в обеих фазах, поступает снизу в спирально-винтовой канал с перфорированными перегородками 13. При движении газожидкостной смеси по каналу ее скорость резко увеличивается, благодаря чему осуществляется многократное эффективное перемешивание фаз и межфазный тепло- и массообмен, обеспечивающий снижение избыточного расхода этилена, по сравнению с прототипом, на 20-30%.

Формула изобретения 1. Реактор прямого хлорирования этилена, включающий вертикальную колонну со штуцерами ввода и вывода компонентов и продуктов реакции, и установленные внутри нее циркуляционную трубу с окнами и распределители хлопа, этилена и возвратного дихлорэтана, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса за счет увеличения времени контакта фаз. он снабжен винтовой перегородкой с поперечными перфорированными перегородками, отверстия в которых выполнены неравномерно по поверхности, при этом винтовая перегородка установлена на уровне верхнего края циркуляционной трубы над окнами между стенками реактора и циркуляционной трубы.

2.Реактор поп.1, отличающийся тем, что живое сечение отверстий поперечных перфорированных перегородок увеличивается от центра к периферии реактора и от верха к низу перегородки.

3.Реактор по п.1, отличающий с я тем. что живое сечение перфорированных перегородок увеличивается в четных перегородках от центра к периферии, а в нечетных - от периферии к центру.

Область использования: настоящее изобретение относится к конструкции реактора для прямого хлорирования этилена. Сущность изобретения:реактор содержит колонну, циркуляционную трубу, винтовую перегородку с поперечными перфорированными перегородками с изменяемым живым сечением. 2 з.п. ф-лы, 8 ил.

I

ъхэ

(lap)

Фиг.1

ч- г- ч- со г- г