Аппарат для проведения химических реакций между жидким и газообразными реагентами с выделением твердого продукта Советский патент 1993 года по МПК B01J10/00 

Область использования; настоящее изобретение относится к аппаратурному оформлению процессов с проведением химических реакций между жидким и газообразными реагентами с выделением готового продукта. Сущность изобретения: аппарат содержит тарельчатую противоточную колонну с конденсатором в верхней ее части, емкость, расположенную в нижней части, с нагревателем, В аппарате установлена между емкостью и нижней тарелкой труба с распределительным устройством и капле- отбойником.1 ил,

Предлагаемое изобретение относится к аппаратному оформлению процессов, свя- с проведением химических реакций межЬу жидким и (или) газообразным(-ми) реагентами с выделением твердого продукта, таки|х как удаление борсодержащих соеди- из хлорсиланов, и может най™ при- в химической и смежных с ней отра слях,

(Известен аппарат, представляющий собой лолую емкость, снабженную штуцерами в вод1 а жидкого и газообразного реагентов и вывода твердого продукта.

Недостатком известного аппарата является периодический характер его работы.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является аппарат, представляющий собой тарельчатую колонну с конденсатором в верхней ее части, образующийся в котором конденсат частично возвращают в колонну противотоком к парога- зовой смеси, состоящей из газообразного(- ых) реагента(-бв) и парового потока, выходящего из емкости, расположенной в нижней части колонны и снабженной нагревательными элементами, а также штуцером для отвода твердого продукта.

Недостатком известного аппарата является то, что он не обеспечивает глубокого превращения в случаях, когда химическая реакция между жидким и (или) газообраз- ным(-ми) реагентами с образованием твердого продукта проходит в две стадии: газофазную и жидкофазную. Наличие тарелок обеспечивает эффективное течение реакции в жидкофазной стадии, в то время как для газофазной стадии необходимо наличие свободного обьема, особенно когда реакция в газовой фазе проходит в течение длительного промежутка времени.

у

ю

Сл

сь

Целью изобретения является повышение производительности аппарата и расширение диапазона его применения для процессов, требующих длительного контактирования реагентов, за счет обеспечения глубокого превращения в газофазных стадиях химических реакций.

Поставленная цель достигается тем, что аппарат для проведения химических реакций между жидким и (или) газообразным(- ми) реагентами с выделением твердого продукта, содержащий тарельчатую проти- воточную колонну с конденсатором в верхней ее части, емкость, расположенную в нижней части колонны и снабженную нагревательными элементами и штуцером для отвода твердого продукта, согласно изобретению, снабжен полой трубой, расположенной между емкостью и нижней тарелкой колонны, распределительным устройством для жидкости в верхней части трубы и каплеотбойником в ее нижней части. .

Наличие полой трубы позволяет создать реакционный объем, необходимый для обеспечения глубокого превращения реагентов, особенно в тех случаях, когда газр- . фазная стадия химической реакции требует длительного промежутка времени.

Распределительное устройство для жидкости обеспечивает устойчивый пленочный поток по стенкам полой трубы, который смывает твердый продукт, образовавшийся в результате парогазовой стадии реакции и налипший на стенки полой трубы, т.к. нали- пание твердого продукта приводит к уменьшению реакционного объема и снижению эффективности работы аппарата.

Наличие каплеотбойника в нижней части полой трубы препятствует попаданию капель из емкости в парогазовый поток, присутствие которых способствует возникновению параллельных побочных реакций, уменьшающих степень превращения по основной газофазной реакции, что снижает эффективность работы аппарата.

Достижение указанной цели по сравнению с прототипом заключается в следующем: повышение .производительности аппарата за счет увеличения эффективности его работы в результате обеспечения реакционного объема, необходимого для глубокого превращения реагентов в газрфазной стадии химической реакции; расширение диапазона применения, т.к., увеличивая размеры полой трубы, предложенный аппарат можно использовать для проведения процессов, требующих длительного контактирования реагентов в газофазной стадии реакции.

На чертеже представлен аппарат, общий вид.

Аппарат состоит из колонны 1 с тарел- ками 2 и полой трубой 3, расположенной

между нижней тарелкой 2 и емкостью 4 с нагревательными элементами 5. и конденсатора 6. Полая труба 3 снабжена распределительным устройством для жидкости 7 в верхней части и каплеотбойником 8 в нижней части.

Аппарат работает следующим образом.

Исходная смесь L подается в емкость 4,

образующийся с помощью нагревательных

элементов 5 паровой поток через каплеотбойник 8 поступает в полую трубу 3 и смешивается в газообразным(-ми) реаген- том(-ами) G. В полой трубе 3 проходит газофазная стадия химической реакции, далее парогазовая смесь поступает на тарелки 2,

где происходит жидкофазная стадия реакции, и образовавшийся твердый продукт отмывается частью жидкости, поступающей из конденсатора 6, другую часть жидкости отводят как готовый продукт. С нижней тарелки колонны 1 часть жидкости направляется в распределительное устройство для жидкости 7, формирующее пленочный поток по стенкам полой трубы 3, необходимый для предотвращения налипания твердого продукта на стенках, а оставшаяся жидкость сразу сливается в емкость 4. Твердый продукт Т выводится в нижней части емкости 4. Пример конкретного исполнения. Процесс проводился в колонне диаметром 0,6 м, содержащей реакционную зону в виде полой трубы высотой 15 м с каплеотбойником в нижней части и распределительным устройством для жидкости в верхней части трубы, а также просечных тарелок, свободное сечение которых составляло 10% от общего сечения колонны. Смесь хлорсиланов (HSiCla и SiCU), содержащую мас.% борсодер- жащих соединений, подавали в емкость в количестве 2000 кг/ч. В паровую фазу, выходившую из емкости и освобожденную от капель, вводили поток увлажненного азота в количестве 2,5 м3/ч, насыщенного водой при температуре 30°С. Пропустив через полую трубу и тарельчатую часть колонны, паровой поток конденсировали в конденсаторе, и около 2000 кг/ч конденсата отводили как готовый продукт, а остальную часть возвращали в колонну. Содержание борсодержащих примесей в конденсате составило 1

мас.%. Твердый продукт в виде суспензии и в количестве 300 кг/сутки периодически выводили из емкости.

Для сравнения процесс проводили в колонне, соответствующей прототипу. УслоЈия проведения процесса были аналогичным вышеприведенному примеру. Подача смеси хлорсилэнов составляла в одном случае 800 кг/ч, в другом- 1200 кг/ч. Содержание борсодержащих примесей в конденсате составило 2 .% и 2 4 .% соответственно.

Формула изобретения

1 Аппарат для проведения химических реакций между жидким и газообразными реагентами с выделением твердого продукта, со держащий тарельчатую противоточную ко гонку с конденсатором в верхней части, ем кость, расположенную в нижней части ко- лонны и снабженную нагревательными эле

Приведенные данные показывают, что наличие полой трубы с распределительным устройством и каплеотбойником в колонне обеспечивает увеличение производительности колонны в 2,5 раза при заданном качестве готового продукта: не более 5 10 мас.% борсодержащих примесей.

ментами и штуцером для отвода твердого продукта, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и расширения диапазона применения, аппарат снабжен полой трубой, расположенной между емкостью и нижней тарелкой колонны, распределительным устройством для жидкости в верхней части трубы и каплеотбойником в ее нижней части.