Реактор Советский патент 1982 года по МПК B01J10/00 

1

Изобретение относится к конструкциям химических реакторов для контактирования газообразных реагентов с жидкими и может быть использовано для окисления углеводородов, в частности для окисления циклогексана в производстве капролактами.

Известен колонный реактор окисления углеводородов, содержащий корпус, разде- ленный горизонтальными перфорированными перегородками на ряд секций, в каждую из которых подают через барботеры кислородсодержащий газ (воздух) 1.

Недостатком конструкции данного реактора является повышенное газосодержание в верхних секциях реактора, возникающее из-за того, что кислород из газовой фазы срабатывается непосредственно в той секции, куда подают газ, тогда как инертная часть газовой фазы (азот) и испарившаяся часть углеводорода, представляющие собой реакционные газы, транзитом проходят через все реакционные зоны выщерасположенных секций. При этом реакционные газы из нижних секций разбавляют кислородсодержащий газ, подаваемый в данную секцию, в результате снижается концентрация

(54) РЕАКТОР

кислорода в газовой фазе, что отрицательно сказывается на кинетике окисления. С другой стороны, проход больших количеств реакционных газов через барботажные слои секций ведет к существенному уносу жидкой фазы из секции в секцию и нз самого реактора и к вынужденному увеличению геометрического объема верхних секций за счет высокого газосодержания.

Известен также каскад реакторов, представляющий собой реакторный узел для окисления углеводородов, в котором реакционная жидкость последовательно перетекает из одного реактора в другой, кислородсодержащий газ (воздух) через барботеры подают в каждый реактор, а реакционные 15 газы выводят из каждого реактора в сборный коллектор.

В этом случае не происходит разбавления кислородсодержащего газа реакционными газами и не увеличивается газосодержание в зонах реакторов 2.

Однако каскадный реактор также характеризуется значительным механическим уносом реакционной жидкости с реакционными газами, выводимыми в газовый коллектор, что снижает выход полезных продуктов реакции; возможностью возникновенния взрывоопасных концентраций в сепарационных пространствах отдельных реакторов при нарушении технологического режима окисления в них; наличием протяженных внешних переливных жидкостных и пере точных газовых линий, работающих под высоким давлением; большой металлоемкостью каскада, поскольку каждый реактор имеет днище и крышку, работающие под высоким давлением, а также наличием внешних переливных жидкостных линий, работающих под высоким давлением. Эти линии в процессе работы испытывают значительное напряжение из-за термических деформаций. Известен также реактор для окисления углеводородов в жидкой фазе, содержащий горизонтальный цилиндрический корпус с днищем, подпорные и распределительные перегородки, расположенные в корпусе и делящие его на секции, барботеры, помещенные в секции, и щтуцеры ввода и вывода peaieHTOB. Подпорные и распределительные перегородки смонтированы в корпусе реактора с зазором друг к другу, причем каждая подпорная перегородка установлена с зазором к верхней части корпуса, а каждая распределительная - с зазором к днищу корпуса 3. Недостатками известного реактора является возможность исключения из работы расположенной у стенок реактора части его реакционного объема в случае застоя в нем реакционной жидкости или заполнения его смолообразными отложениями. В результате снижается производительность ре.актора. Кроме того, создается возможность загорания смолообразных продуктов в случае их накопления на днище и стенках корпуса при обдуве струями кислородсодержащего газа, выходящего из барботеров, так как температура тления смолообразных продуктов, близка к рабочей температуре процесса, что может вызвать прожиг стенок корпуса реактора и возникновения пламени внутри реактора. Цель изобретения - интенсификация про цесса путем улучщения перемешивания реакционной массы и устранения попадания газообразного реагента на смолообразные отложения на стенках корпуса. Цель достигается тем, что реактор снабжен продольными вертикальными перегородками, установленными по две в секциях и соединенными с подпорными и распределительными перегородками, причем верхние торцы вертикальных перегородок расположены ниже подпорных перегородок, а нижние их торцы размещены с зазором над днищем. Ца фиг. - 1 изображен предлагаемый реактор, продольный разрез; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1. Реактор для окисления углеводорододоБ содержит установленный горизонтально или с небольшим наклоном (О-5°) цилиндрический корпус 1, имеющий щтуцеры 2-4 для ввода исходной жидкости - циклогексана, для вывода продукта - оксидата и вывода реакционных газов, попарно смонтированные на корпусе с зазором 5 друг к другу вертикальные подпорные и распределительные перегородками 6 и 7, которые делят корпус на секции 8-12. Подпорные перегородки 6 герметично прикреплены к днищу и боковым стенкам аппарата. Между подпорной перегородкой 6 и верхней частью цилиндрического корпуса 1 имеется зазор. Подпорные перегородки 6 обеспечивают поддержание рабочего уровня реакционной смеси в секциях 8-12. Распределительные перегородки 7 герметично прикреплены к верхней части корпуса и боковым стенкам аппарата. Между распределительной перегородкой 7 и днищем цилиндрического корпуса 1 имеется зазор. Зазор 5 между распределительной перегородкой 7 и подпорной перегородкой 6 служит для сепарации пузырьков газа от перетекающей из одной секции в другую реакционной жидкости. Отверстия 13 в верхней части распределительных перегородок 7 служат для выравнивания давления во всех секциях реактора. В каждой секции реактора для обеспечения подачи кислородсодержащего газа помещены барботеры 14. Корпус реактора 1 снабжен разгрузочной камерой 15, отделенной от последней рабочей секции 12 только подпорной перегородкой 6. Внутри каждой рабочей, секции 8-12 помещены две продольные вертикальные перегородки 16 и 17, которые в первой по ходу реакционной жидкости секции 8 герметично соединены с подпорной перегородкой 6 и эллиптической торцовой стенкой реактора. Перегородки 16 и 17 всех остальных секций 9-12 герметично соединены с соответствующими распределительной 7 и подпорной 6 перегородками. Верхние торцы вертикальных перегородок расположены ниже подпорных перегородок, а нижние их торцы размещены с зазором над днищем. Реактор работает следующим образом. Исходный углеводород (циклогексан) поступает через штуцер 2 в секцию 8. Из секции 8 через подпорную 6 и распределительную 7 перегородки циклогексан перетекает в секцию 9 и далее в секции 10-12. Из секции 12 циклогексан через соответствующую подпорную перегородку 6 перетекает в разгрузочную камеру 15, из которой реакционная, жидкость затем выводится через щтуцер 3. Воздух на окисление подается в каждую рабочую секцию 8-12 и распределяется в барботажном слое с помощью барботеров 14. Реакционные азы выводятся из реактора через штуцеры 4 в общий коллектор (не показ-ан). Циклогексан с пузырьками газа устремляется в пространство между перегородками 16 и 17, поднимается и, огибая перегородки 16 и 17 сверху, попадает в зазор, образованный названными продольными перегородками и стенкой корпуса реактора. Проходя по этому зазору вниз со значительной скоростью, циклогексан препятствует отложению смолообразных продуктов на внутренних устройствах и стенках корпуса реактора, обеспечивая интенсивное перемешивание реакционной массы. Кроме этого, исключается попадание пузырьков газа на стенки корпуса, чем обеспечивается повышение безопасности эксплуатации реактора. Наличие продольных вертикальных перегородок, установленных по две в секциях, обеспечивает направленную циркуляцию и более интенсивное перемешивание реакционной массы и служит преградой на пути барботер -7 стенка корпуса. Этим достигается повышение эффективности процесса окисления углеводорода и предотвращение попадания пузырьков и струй кислородсодержащего газа на наслаивающиеся на днище и стенках корпуса реактора смолообразные отложения. Устройство безопасно и надежно в работе. Формула изобретения Реактор для окисления углеводородов в жидкой фазе, содержащий горизонтальный цилиндрический корпус с днищем, подпорные и распределительные перегородки, расположенные в корпусе и делящие его на секции, барботеры, помещенные в секции, и штуцеры ввода и вывода реагентов, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса путем улучшения перемешивания реакционной массы и устранения попадания газообразного реагента на смолообразные отложения на стенках корпуса, он снабжен продольными вертикальными перегородками установленными по две в секциях и соединенными с подпорными и распределительными перегородками, причем верхние торцы вертикальных перегородок расположены ниже подпорных перегородок, а нижние их торцы размещены с зазором над днищем. Источники информации, принятые во внимание экспертизе 1.Патент Франции № 1428064, кл. С 07 С 08.01.66. 2.Патент Франции № 1595542, кл. С 07 С 27/10, 24.07.70. 3.Патент ПНР № 64449, кл. 12 g 1/01, 1972.

5А

87П / fl / 7 /5 ;; /7 / / / /7

J

717 , / / / л / / / 7

1 V

Фиг.1

n 6 7 n

/7

77

7

XV

z

л

X

V

z

z

V

v

M5V5 / V

Фиг-.З

Фи&.2

n