Способ получения неионогенныхпОВЕРХНОСТНО-АКТиВНыХ ВЕщЕСТВ Советский патент 1981 года по МПК C11D1/72 B05D1/22 

(54 ) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НЕИОНОГЕННЫХ ПОВЕРХНОСТНОАКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ

Изобретение относится к технике контактирования гетерогенных фаз, и может быть использовано при получении трехфазной системы (газ, жид кость, Фвердый материал) с однородной структ;урой. Известен метод контактирования жид кости и газа с твердым материалом в псевдоожиженном состоянии (так называ емое трехфазное псевдоожижение). Существуют две модификации зтого метода. В случае, когда плотность твердото материала плотности жидкости (обычно каталитические или некаталитйческие химические превращения), про цесс трехфазного псевдоожи;кения осуществляют с применением двух ожижакяцих агентов - газа и жидкости ;{при их параллельном восходящем движении) Если плотность твердых частиц меньше плотности жидкости, то трехфазное псевдоожижение осуществляют по схеме противотока, т.е. восходящим газовым потоком и нисходящим жидкостным. Эту модификацию, твердой фазой которой обычно служат полые или сплошные шары, широко применяют для очистки газов от вредных веществ и пыли, а также для процессов теплообмена,ректификации и др. 1 . Известен способ получения неионогенных поверхностно- активных веществ СПАВ ) в трехфазном псевдоожижении, когда плотность твердой фазы вьше плотности жидкости f21. Недостатком данного способа является ярко выраженная неоднородность структуры трехфазной системы в широком интервале линейных скоростей газа и жидкости. Развитие неоднородности обусловлено быстрой коалесценцией относительно мелких пузырей в крупные газовые образования. В результате снижается межфазная поверхность на границе газ-жидкость-твердое и скорость массопереноса. При повышенной температуре и давлении в отсутствии спирта (или кислоты) окись этилена быстро 3 . 8 полимеризуется, образуя полиэтиленгли коли. Часто такой процесс носит взрыв образный характер, так как реакция полимеризации экзотермична. Таким образом, крайне нежелательное снижение селективности процесса является следствием органического недостатка трехфазной псевдоожиженной системы - неоднородности ее структуры. Для борьбы с этим осуществляют сек ционирование трехфазного псевдоожижен ного слоя перераспределительными решетками, уменьшающими размеры газовых пузырей. Однако твердая фаза образует застойные и малоподвижные зоны на поверхности этих решеток между отверсти ями. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является спо соб получения неионогенных поверхност активных веществ путем взаимодействия в.псевдоожиженном слое синтетических спиртов или кислот Cjp-C QC окисью эти лена в присутствии гранулированного катализатора при ПО-120°С. Причем скорость жидкости составляет 0,4 вели чины скорости газа, а величина расширения слоя твердых частиц в псевдоожи женном состоянии - 10% от высоты слоя в осевшем состоянии З j.. Однако рабочие параметры трехфазного псевдоожижения, пригодные для конкретных условий осуществления хими ческих процессов, оказываются неприемлемыми для других процессов, так ка газонаполнение (содержание газовой фазы) слоя может не отвечать требуемой стехиометрии, что вызывает не только нарушение селективности процесса, но и увеличение вследствие малой конверсии кратности циркуляции газовой фазы. Кроме того, процесс псевдоожижения осуществляют при парал лельном восходящем движении жидкости и газа. Цель изобретения - интенсификация процесса. Поставленная цель достигается тем что в способе получения неионогенных поверхностно-активных веществ путем взаимодействия в псевдоожиженном слое синтетических спиртов или кислот С окисью этилена в присутствии гранулированного катализатора при 110-120 С, взаимодействие проводят при соотношении объема спир.та или кислоты к гранулированному катализатору от 0,1 до 200 и скорости истечения окиси зтилена 100-500 м/с. 64 Предлагаемый способ осуществляют следующим образом. В аппарат через газораспределительную решетку, расположенную в нижней его ступени, подают газ со скоростью 100-500 м/с, а в верхнюю ступень через специальный штуцер, расположенный над этой решеткой - жидкость. При этом соотношение объемов жидкой и твердой фаз находится в пределах от 0,1 до 200. Внутренние переточные устройства для жидкой фазы снабжены фильтрами для отделения твердой фазы. Интенсивная циркуляция суспензии в рабочей зоне обеспечивает очистку рабочей поверхности фильеры, предотвращая ее забивку. Струи газа, вытекающие из отверстий газораспределительной решетки, из-за больших скоростных напоров представляют собрй согласно уравнения Вернулли, зоны пониженного давления, в которые устремляются жидкость и твердые частицы из межструйного пространства, что вызывает понижение давления и в последнем. В возникшее разреженное межструйное пространство натекает сверху слоя, где давление вьш1е, газожидкостньш поток с твердыми частицами. Перемещаемая газовыми струями и потоком натеканиятрехфазная система приобретает высокую скорость перемещения в рабочем объеме и характеризуется полной однородностью и малыми размерами газовых пузырей. Таким образом, за счет энергии высокоскоростной газовой струи осуществляют интен- . сивное полное перемешивание жидкости, газа и тяжелых твердых частиц (с плотностью вьш1е плотности жидкости) и хорошее диспергирование твердых частиц и газа в газо-жидкостной системе. Пример 1. В аппарате диаметром 180 и-высотой 1500 мм, снабженном рубашкой и газораспределительной ре-, шеткой со свободным сечением 0,25% и диаметром отверстий 2 мм, выполненных в форме сопел Лавеля, ведут синтез неионогенных ПАВ из синтетических кислот и окиси этилена. Фракцию синтетических кислот С -С„ подают в реактор через штуцер, расположенный над газораспределительной решеткой. Окись этилена поступает в рабочую зону аппарата через ту же решетку, вкачестве катализатора используют гранулированную щелочь (КОН. Соотношение 583 объемов кислота : катализатор 200 .:1, скорость истечения окиси этилена из отверстий газораспределительной решетки 100 м/с, температура процесса , давление 1020 мм рт.ст. Реакци образования ПАВ протекает по схеме R COOH -nCHi-CHi- R COO(CHnCH,,0)v.H ч л/ ппп Выход ПАВв указанных условиях при реагировании в течение 65 мин составляет 96%, содержание полиэтиленгликоля в конечном продукте - всего 0,5%. Выход ПАВ в известном трехфазном псевдоожиженном слое (при свободном сечении решетки) 1-1% и прочих равных у,словия - 73%, содержание полиэтиленгликоля в конечном продукте 13%. Пример 2. В указанном аппарате с газораспределительной решеткой со свободным сечением 0,1% ведут синтез неио но генных из синтетических спиртов и окиси этилена. Фракцию синтетических спиртов . подают в реактор через штуцер, расположенный над упомянутой решеткой. Окись этилена поступает в рабочую зону аппарата через ту же решетку. В качестве катализатора исйользуют гранулиро-ванный катионит. Соотношение объемов спирт : катализатор 0,1:1, скорость истечения окиси этилена из отверстий газораспределительной решетки 500 м/с температура процесса 120 С, давление 1530 мм рт.ст. Реакция образования ПАВ протекает по схеме R ОН -V 0(СН,СН2р)„Н ftHfe . - - Выход ПАВ в указанных условиях при реагировании в течение 130 мин состав 6 ляет 93%, а содержание полиэтиленгликоля - 2%. Выход ПАВ в известном трехфазном псевдоожиженном слое (при свободном сечении решетки) 1% и при прочих равных условиях г- 65%, содержание этиленгликоляв продукте - 11%. Таким образом, предлагаемый способ по сравнению с известным увеличивает качество контактирования фаз и, следовательно, степень конверсии и селективность процессов, протекающих при контактировании трех фаз во взвешенном состоянии. Формула изобретения Способ получения неионогенных поверхностно-активных веществ путем взаимодействия в псевдоожиженном слое синтетических спиртов или кислот окисью этилена в присутствии гранулированного катализатора при . МО-120 С,о тличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса, взаимодействие проводят при соотношении объема спирта или кислоты к гранулированному катализатору от 0,1 до 200 и скорости истечения окиси этилена 100-500 м/с. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США № 3030429, кл. 260-635, опублик. 1962. 2. Псевдоожижение.Под ред.И.Ф.Девидсона.М., Химия, 1974; с. 657-658. ,. 3. Гельперин Н.И. Трехфазное псев- доожижение. - Химическая промьштенность, 1974, № 12, с. 935 (прототип). .