Устройство для непрерывного сульфирования

 

1, УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОГО СУЛЬФИРОВАНИЯ, содержащее вертикальный цилиндрический корпус, внутри которого в верхней части размеще-. но питающее устройство, и кольцевое сопло для подачи газообразного сульфирукяцего агента, отличающееся тем, что, с целью повышения стабильности продукта, питающее устройство выполнен,о в виде кольцевой камеры с прорезями, внутри которой коаксиально укреплено кольцевое сопло для подачи газообразного сульфирующего агента, при этом прорези сделаны в форме прямоугольника,доля плсицади которых определяется по формуле а .с 100%, а(Ъ + с ) где а гвысота прорези ; b - расстояние между прорезями; с - ширина прорези, 2, Устройство по п,1, о т л ичающееся тем, что корпус выполнен в виде двух концентрически СО установленных цилиндров, снабженных .теплообменными рубашками, .

(191 (111

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

З(Я) В 01 J 19 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К пАТЕНТУ ния стабильности продукта, питающее устройство выполнено в виде кольцевой камеры с прорезями, внутри которой коаксиально укреплено кольцевое сопло для подачи газообразного сульфирующего агента, при этом прорези сделаны в форме прямоугольника, доля площади которых определяется по формуле

S = †@ ††— т - 1Ооа, где а †. высота прорези;

b — расстояние между прорезями; с — ширина прорези.

2. Устройство по п.1, о т л н ч а ю щ е е с я тем, что корпус вы- 5 полнен в виде двух концЕнтрически установленных цилиндров, снабженных .теплообменными рубашками.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 2435651/23-26 (22) 28.12 ° 76 (46) 07.02.84. Бюл.Р 5 (72) Тосияки Огоси, Еэо Мияваки, Фусао Кондо и Сусуму Сакураи (Япония) (71) Лайон Корпорейшн (Япония) (53) 66.023 (088.8) (56) 1. Патент США tC 3620684, кл. 23-285, 1975.

2. Патент CUA 9 3879172, кл.23-284, 1975. (54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОГО СУЛЬФИРОВАНИЯ, содержащее вертикальный цилиндрический корпус, внутри которого в верхней части размещено питающее устройство, и кольцевое сопло для подачи газообразного сульфирующего агента, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повышеВ".РХОИЮЮИ

"МЩН Н97 :. -. М 116ЪМЯ

@pzßиQ lpga

1072792

s = -, - - tooa, где a - высота прорези;

b — расстояние между прорезями; с « ширина прорези.

Кроме того, корпус выполнен в виде двух концентрически установленных цилиндров, снабженных теплообменными рубашками.

60

Укаэанное отличие обеспечивает получение однородной тонкой пленки на поверхности реактора благодаря силе притяжения, при этом не возникает нежелательного скрашивания продукта, 65

Изобретение относится к конструкции реакторного устройства и может быть использовано для -проведения процессов химической технологии, в частности для непрерывного сульфирования органической жидкости. 5

Известно устройство для сульфирования органической жидкости, содержащее корпус и распределительное устройство, выполненное в виде камеры с горизонтальной кольцевой цепью (1 7.>О

Недостатком устройства является то, что оно не обеспечивает равномерность толщины пленки по всему диаметру щели.

Известно устройство для.сульфирования органической жидкости, содержащее вертикальный цилиндрический корпус, внутри которого в верхней части размещено питающее устройство, выполненное в виде сетки, и кольцевое сопло для подачи газообразного сульфирующего агента (21.

Недостатком известного устройства является то, что сетка в процессе работы засоряется, что приводит к неравномерности распределения потока 25 органической жидкости по реакционной поверхност и и поэтому со временем имеет место окрашивание готового продукта. Кроме того, возможно, что изэа местного разбрызгивания органичес-30 кой жидкости из сетки пленка органичесКой жидкости не образуется на реакционной поверхности.

Цель изобретения — повышение стабильности продукта. 35

Поставленная цель достигается тем, .что в устройстве для непрерывного сульфирования, содержащем вертикальный цилиндрический корпус, внутри которого в верхней части размещено пи- 40 тающее устройство, и кольцевое сопло для подачи газообразного сульфиру ощего агента, питающее устройство выполнено в виде размещенной в верхней части аппарата кольцевой камеры с прорезями, внутри которой коаксиально укреплено кольцевое сопло для подачи газа, при этом прорези сделаны в форме прямоугольника, доля, площади которых определяется по формуле так как с течением времени не происходит засорение прорезей.

На фиг.1 представлено устройство, вертикальный разрез; на фнг.2 — кольцевое питающее устройство; на фиг.3 разрез A-A на фиг.2.

Устройство для непрерывного сульфирования содержит вертикальный корпус 1, внутри которого в верхней части размещено питающее устройство, выполненное в виде кольцевой камеры

2 с прямоугольными прорезями 3, внутри которого коаксиально укреплено кольцевое сопло 4 для подачи газа.

Корпус 1 реактора выполнен в виде двух концентрически установленных цилиндрических стенок 5 и 6, снабженных теплообменными рубашками 7 и

8 с патрубками 9 и 10 для вывода охлаждающей воды. Внутри теплообменных рубашек 7 н 8 установлены перегородки 11.

Устройство работает следукщим обРазом.

Сульфируемую органическую жидкость такую как о -олефин, имеющий 10-24 атомов углерода, вводят через внутренний 12 и наружные 13 патрубки для подачи сырья. Органическая жидкость, вводимая через внутренний патрубок

12 для подачи сырья, течет вниз в виде тонкой пленки по реакционной поверхности внутренней реакционной стенки 6 из внутреннего кольцевого питающего устройства 14 через кольцевую камеру 15. Подобным образом органи-ческая жидкость, вводимая по наружным патрубкам 13 для подачи сырья, стекает вниз в виде тонкой пленки по реакционной поверхности наружной реакционной стенки 5 иэ наружного питающего устройства 16 через кольцевую камеру 17.

Трехокись серы в качестве газбобразного сульфирующего продукта подают по питающему трубопроводу 18 для

S03 и вводят в зону 19 реакции иэ кольцевого сопла 4, подающего SO3, .включенного между двумя реакционйыми стенками 5 и 6. Предпочтительно отверстие кольцевого питающего S03 сопла 4 разместить несколько ниже кольцевых питающих камер 15 и 17. Газообразная SO>, вводимая в зону 19 реакции, действует на тонкую пленку органической жидкости непосредственно ниже сопла 4, сульфируя ее. Пока органическая жидкость стекает вниз по реакционной поверхности, указанное сульфирование заканчивается.:

Кольцевая питающая камера 2 имеет несколько прорезей 20, расположенных в ряд горизонтально на равном расстоянии одна от другой. Предпочтительно толщина кольцевой стенки 21 кольцевого питающего устройства 3-15 мм. Сульфируемую органическую жидкость подают внутрь устройства и пропускают через

1072792

Устройство непрерывного сульфирования, снабженное кольцевыми питающими устройствами

Известное устройство

Кольцевое питающее устройство

cI мм

Ь, мм

0.4 0.3

3 Щель

0.4

0.4

0.4

0.4

0.4 0.4

3 3

3 3

Площадь прореэи,%

100

40 50

67

Падение давления

ЬР (мм Н20) 48

17 17

32 22

46 44 прорези 20 для стока вниз в виде тонкой пленки по внешней поверхности 22 устройства и дальнейшего стока вниз по реакционной поверхности внутренней

d реакционной стенки 6 при условии, что. ее поверхность выровнена с наружной поверхнрстью 22. Когда кольцевое пи\ л ° тающее устройство является упомянутым внешним питающим устройством, органическую жидкость подают снаружи этого устройства и пропускают через проре- 10 зи 20, чтобы она стекала вниз по внутренней поверхности 23.

Кольцевое питающее устройство согласно изобретению выполнено при воздействии на один конец кольцевой сте-)5 нки 21, чтобы точно превратить ее в гребнеподобную конфигурацию и связать кольцевой элемент 24 с выполненным таким образом одним концом. При горизонтальном расположении кольцевого о питающего устройства на устройстве для непрерывного сульфирования указанное контактсвязывание может быть осуществлено, например, с помощью болтов. В качестве внутреннего кольцевого питающего устройства для кольцевого элемента 24 может быть также использована круглая пластина. Коль- цевые питающие устройства должны быть в таком количестве, сколько реакционных стенок, обычно два кольцевых питающих устройства используют для аппарата непрерывного сульфиро-. вания.

Использование предлагаемого устройства с применением указанного ко- 35 льцевого питающего устройства позволяет создать равномерную тонкую пленку органической жидкости на реакционной поверхности, так что полученный продукт не является окрашенным и со- 4О провождается образованием побочных продуктов только в незначительной степени, следовательно, получают высококачественный сульфированный продукт. В отличие от известных устройств использующих питающие устройства, такие как сетка, предлагаемое устроь ство имеет прорези, свободные от забивания незначительным количеством порошков или мусора, содержащихся в органической жидкости и, следовательно, в нем можно осуществлять длительное время стабильный непрерывный процесс.

Известная аппаратура для непрерывного-сульфирования в основном пригодна для производства поверхностно-активного агента и, кроме того, пригодна также для сульфирования при производстве красителей и медикаментов.

Равномерность тонкой пленки органической жидкости, образующейся на реакционной поверхности, измерена в следующем эксперименте.

Равномерность тонких пленок органической жидкости, образовавшихся на реакционных поверхностях при использовании предлагаемого устройства, снабженного кольцевыми питающими устройствами, и известной аппаратуры, снабженной щелевыми отверстиями соответственно, определяют при измерении величины потока.. Измерение проводят соответственно в одном из восьми положений внутренней реакционной поверхности (диаметр 76 мм), соответствующем положению на наружной поверхности внутренних кольцевых питающих устройств, которые расположены соответственно на 5 см вертикально вниз от восьми положений,полученных при делении указанной наружной поверхности устройства на восемь равных частей. Использованной органической жидкостью является î -олефин с 16-18 атомами углерода (имеющий средний молекулярный вес 235).

Конфигурация использованныМ кольцевых питающих устройств и результаты измерений представлены в табл.1.

Таблица 1 1072792

Продолжение табл. 1

Ошибки величины потока в со-.. ответствующих измеряемых положениях

Измеряемое положение

+2.1 +25.5

-0.6 -5.2

-0.5

-0.7

+О;2

+0.5 0

+1 ° 5

-0.3

+0.7 +0.1

-0.10

+1,7 +1.5

+2.6

-2.5 -2.5

-2.5 0

-3.2

-2. 9.

+3. 8

-0.9 +2.5

-2.6 +10.3

-2.1

+1.0

-1.7

-2.4 -20.2

-0.1 . +2.1

-1.6

+1.5

+2.6

-1.5 0

+0.8 -3.5

-1.8

"0.5 0

-3. 5

+2.3 +3.4

-1.9

-0,2

-1.0

+2.1

-1.3

-0.2 +1.3

-0.5

+3. О

Т а б л и ц а 2 я, Известное вами устройство

0.4

0.4 0..4 0.4 0.4

0.4

5 мм

b,мм

0.3

3 3 3 3

Площадь прорезей, Ъ

100

50

80 90 95

Качество сульфированного п д кта

Как видно и табл.1, известная аппаратура снабженная щелевыми отверстиями, приводит к большому изменению величины потока на реакционной M поверхности, тогда как предлагаемая аппаратура, снабженная кольцевым питающим устройством, имеющим площадь прорезей 40-90%, приводит к очень равномерному потоку, в результате 4Q чего получают сульфированный продукт отличного качества.

Пример 1. При использовании предлагаемого устройства для непрерывного сульфирования, снабженного ко- 4 льцевыми питающими устройствами, сульфируют о -олефин, имеющий 16-18 атомов углерода (средний молекулярный вес

+0.4 -0.1 . +2.9 -7.8

235), с помощью газообразной $0З.

Для сравнения подобный эксперимент проводят с использованием известной аппаратуры со щелевым отверстием. Оба опыта осуществляют в условиях, когда длина реакционной стенки составляет

2 м, количество подаваемого ot-олефи. на составляет 250 кг/м ч, молярное отношение 80 к 4-олефину равно 1,14; температура охлаждающей воды в рубашке с водяным охлаждением равна

20 С, а температура реакции сульфирования 55-60 С.

Результаты для укаэанных сульфированных продуктов представлены в табл.2.

1072792 7

Продолжение табл. 2

Содержание непрореагировавшего масла, ве с. %

2.68 2 ° 71 2.72 2.70 2.75 2.9

2.70

0.125 0.115 0.110 0.110 0.120 0 ° 150 0.205

Окрашивание "

Содержание +"+ дисульфоната

8.0

8 ° 0

8.1

7.5

7.9

8.5

10.1 ное основание) 300 кг/м ч тство

Содержание непрореагировавщего масла, вес.% " «+ ++, Окрашивание

19 60 (10%-ный водный раствор)

Неорганическая соль, вес%

Содержание не-! прореагировавшего масла, .вес.%

Окрашивание (10%-ный водный раствор) 2,95

2,80

2,15

2,10

0,11

0,020

2,010,Неорганическая соль,вес..%"+ 0,45

0,30

0,32

0,56

++Активное основание

"Экстракт петролейного эфира (актив

Ф%

Концентрация .25%, мера поглощения

+ФФ

Дисульфонат, вес.%, содержащийся в

Как виднО из табл.2, поверхиостноактивный агент, полученный с применением предлагаемого устройства, окрашен намного меньше, чем продукт, полученный в известном устройстве, он избыточно непросульфирован и имеет отличное качество.

Пример 2. При использовании предлагаемого устройства, снабженного кольцевыми питающими устройствами,. как в примере 1, имеющими . площадь прорезей 67%, проводят суль- 30 фирование алифатического спирта, имеющего 12 атомов углерода (молекулярный вес 204), в качестве сульфи-. руемой органической жидкости таким же образом, как в примере 1, за ис- 35 ключением следующих условий:

Молярное отношение БО 1,03

Количество подавае.мого сульфируемого спирта 250 кг/матч 40

Количество раэбавляющего воздуха 3 н мЗ/мин

Температура охлаждающей воды 25 С

Результаты представлены в табл.3 вместе с сравнительными результатами, полученными на известной аппаратуре, имеющей щелеподобное отверстие (как использовано в примере.1.).

Tàáëèöà 3

Качество поверх- Предпага- Иэвесл ностно-активного емое уст- ное устагента ройство ройство света ячейка 10 мм,420ьм. е поверхностно-активном агенте.

Иэ данных,. приведеиных s табл.З видно, что предлагаемая аппаратура для непрерывного сульфирования является намного лучше по сравнению с известной.

Пример 3. При использовании предлагаемой аппаратуры, снабженной кольцевыми питающими устройствами, имеющими а = 0,6 мм, Ь = 4 мм площадь прорезей 67%, проводят сульфирование, применяя в качестве сульфируемой органической жидкости спирт, оксиэтилированный тремя молями окисиэтилена (молекулярный вес 330), по методике примера 1, но с учетом следующих условий:

Молярное отношение ОЗ 1,03

Количество подаваемого этоксили-. рованного спирта

Количество разбавляющего воздуха 3 н.м /мин

Температура охлаждающей воды 25 С о

Для сравнения при использовании известной аппаратуры, снабженной щелевым отверстием с 8 = 4 айте, проводят аналогичный эксперимент.

Полученные результаты приведены в табл.4 вместе с результатами, полученными на предлагаемой-аппаратуре !

,Таблица.4 +" Метод ионообменной смолы.

1072792

Пример 4. Проводят сульфирование по методике примера 2 за исключением использования алкилбензола (молекулярный вес 243) в качестве сульфируемой органической жидкости и следующих условий (аппаратура, ис- 5 пользованиая для сравнения, такая же, как в примере 2):

1,05

300 кг/м ч

3. и мамин

20 С

Та блица: 5

Количество поверх- Предлага- Известностно-активного емое уст- ное устагента ройство ройство

Содержание непрореагировавшего нефтяного масла, вес,%

1,30

1 35

Окрашивание (10%-ный водный раствор) 0,010 0,015

Неорганическая соль, вес.%

1,25

1,20

1 резей с общей площадью около б7% (а = 0,4, д = 3 и с = 6,1 мм), и известного устройства, снабженного тканой сеткой со средним размером отверстий 18 мкм.

Пример 5. В соответствии с технологией, упомянутой в примере 1, проводят опыты по непрерывному сульфированию с использованием предлагаемого устройства, снабженного кольцевым питающим устройством, имеющим множество прямоугольных проТаблица 6

Параметры сульфирования (r/dp, мм F20) на устройстве

i предлагаемом

Качество сульфированных продуктов известном

32 32 32 400 1900 1900

Содержание непрореагиров авшего масла, вес.%

2,71

2,71

2,70

2,70

0,119

2,75

2,75

0,250

0,108 0,110

0,110

0,150

Коричневый

Желто- Желто- Све тлокоричне-коричне- коричневый вый . вый

Желтокоричневый

Темнокоричневый

Окрашивание "+

Цвет (по наблюдению невооруженным глазом) Молярное соотношение НО>

Количество подаваемого алкилбензола

Количество разбавляющего воздуха

Температура охлаждающей воды

Результаты приведены в табл.б

1072792

Продолжение табл. 6 известном

Качество сульфи рованных продуктов йредлагаемом

24 «» 36" «»

1900 1900

32 32 . 2 400

Содержание соли дисульфокислоты, вес.%

8,5

8,5

7,5

8,5

7,5

7,6

Необходимость отбеливателя

Предпоч- Да тительно

Нет

Нет Нет

Нет

25% концентрация, впитывающая способность (или легкая абсорбция), 10 мм ячейка, 420 мм

ФФ

Так как ухудшается окрашивание продукта, необходимо прекратить непрерывный процесс и очистить засоренную тканую сетку.

Ф%%

Необходимо немедленно остановить непрерывный процесс и очистить засоренную тканую сетку.

Согласно изобретению перепад давления (32 мм Н О) является постоянным в течение 36 ч работы, в то время как перепад давления в известном gp устройстве возрастает с 400 до 1900 мм

0 0. Это ясно демонстрирует тот факт, что отверстия тканой сетки в известном устройстве со временем засоряются.

В соответствии с изобретением в процессе работы качество конечных продуктов поддерживается постоянным, в то время как качество конечных продуктов в известном устройстве с течением времени ухудшается, и част- 4О ности окраска конечного продукта кроме тога, становится необходимым продукт, полученный после 24 или 36 ч работы, подвергать отбеЛиванию в последующей дополнительной операции отбеливания, которая отсутствует при использовании предлагаемого устрой-. ства.

С помощью известного устройства длительное и устойчивое непрерывное сульфирование нельзя проводить иэза засорения тканой сетки H снижения качества сульфированного продукта.

При использовании предлагаемого устройства укаэанную работу осуществляют, не вызывая засорение прорезей и ухудшение качества сульфированного продукта.

1072792,1072792

4-l

Составитель Н.Кацовская

Редактор A.Курах Техред Ж.Кастелевич Корректор В.Гирняк

Заказ 153/54 Тираж 533. Подписное

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4