Аппарат для кислотно-каталитического алкилирования

 

АППАРАТ ДЛЯ КИСЛОТНО-КАТАЛИТИЧЕСКОГО АЛКШШРОВАНИЯ, содержащий вертикально расположенный корпус с патрубками для подвода кислоты и отвода продуктов реакции, между которыми по высоте аппарата расположены , устройства для впрыскивания реагентов , поперечные перегородки и теплообменное устройство, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью интенсификации процесса за счет обеспечения противоточного движения фаз, поперечные перегородки размещены в шахматном порядке, устройства для впрыскивания реагентов установлены над четными или нечетными перегородками и выполнены в виде многоканального сопла, а теплообменное устройство рас-С2 положено вдоль оси аппарата. О)

СОЮЗ СОВЕТ1ИИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„-.80„„1 А

g(51) B 01 J 19 00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ p

К ПАТЕНТУ (54)(57) АППАРАТ ДЛЯ КИСЛОТНО-КАТАПИ1

ТИЧЕСКОГО АЛКИЛИРОВАНИЯ, содержащий

ОФ (21) 2127182/23-26 (22) 18.04.75 (31) 462071 (32) 18.04.74 (33) GllA (46) 23.06.84. Бюл. В 23 (72) Роберт Фрэнсиз Андерсон (США) (71) Юниверсал Ойл Продактс Компани (США) (53) 66.023(088.8) (56) 1. Патент ФРГ Р 2230127, кл. В 01 J8/06,,1974.

2. Патент США Ф 3607970, кл, 260-683.48, 1971. вертикально расположенный корпус с патрубками для подвода кислоты и отвода продуктов реакции, между которыми по высоте аппарата расположены устройства для впрыскивания реагентов, поперечные перегородки и теплообменное устройство, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью интенсификации процесса за счет обеспечения противоточного движения фаз, поперечные перегородки размещены в шахматном порядке, устройства для впрыскивания реагентов установлены над четными или нечетными перегородками и выполнены в виде многоканального сопла, а теплообменное устройство рас- д положено вдоль оси аппарата.

1099834

Изобретение относится к конструкции аппарата для кислотно-каталитического окисления и может быть использовано для алкилирования углеводородов. 5

Известен аппарат, содержащий корпус, внутри которого по оси расположено теплообменное устройство, а по высоте н шахматном порядке закреплены отражательные перегородки (1) . 10

Недостатком данного аппарата является то, что в нем невозможно достигнуть контакта между кислотой и реагентами.

Наиболее близким к изобретению 15 является аппарат для кислотно-каталитического алкилирования, содержащий вертикально расположенный корпус с патрубками для подвода кислоты и от— вода продуктов реакции, между кото- 2G рыми по высоте аппарата расположены устройства для впрыскивания реагентов, поперечные перегородки и теплообменное устройство (21 .

Недостатком известного устройства 25 является то, что в нем невозможно интенсифицировать процесс за счет противоточного движения фаз.

Целью изобретения является интенсификация процесса эа счет обеспечения 5б противоточного движения фаз.

Для достижения поставленной цели в аппарате для кислотно-каталитического алкилирования, содержащем вертикально расположенный корпус с пат35 рубками для подвода кислоты и отвода продуктов реакции, между которыми по высоте аппарата расположены устройства для впрыскивания реагентов, поперечные перегородки и теплообменное устройство, поперечные перегородки размещены в шахматном порядке, устройства для впрыскивания реагентов установлены над четными или нечетными перегородками и выполнены в виде многоканального сопла, а теплообменное устройство расположено вдоль оси аппарата.

На чертеже представлен аппарат.

Аппарат содержит корпус 1, крьпп5!) ку 2, днище Э, внутри корпуса по оси установлено V-образное теплообменное устройство 4, В крышке 2 закреплена разделительная перегородка 5, образующая входную и выходную камеры для теплоно55 сителя, по высоте корпуса установлены поперечные перегородки 6, размещенные в шахматном порядке, над которыми расположены устройства 7 для впрыскивания реагентов, выполненные

B виде многоканального сопла.

Аппарат работает следующим образом.

Хладагент поступает н верхнюю часть по трубопроводу 8 и посредством перегородки S отклоняется и входит в теплообменник 4 и выходит из выходной камеры по трубопроводу 9. Теплообменное устройство 4 показано схематично и может включать несколько трубок или змеевиков, расположенных внутри корпуса.

Охлаждающая среда, например вода, поступает по трубопроводу 8 со скоростью, достаточной для поддержания заранее определенной температуры реакции н реакционной камере. Фаза кислотного катализатора подается в корпус i по трубопроводу 10 и, будучи отклонена от своего первоначального направления движения поперечными перегородками 6, проходит серпантиноподобным образом через корпус 1, выходя из нее по трубопроводу 11.

Перегородки 6 для изменения направления движения потока показаны расположенными внутри корпуса 1 в плоскостях, перпендикулярных к продольной оси корпуса. Поперечные перегородки

6 н значительной мере равномерно распределены между вводом катализатора по трубопроводу 10 и выводом продукта реакции по трубопроводу 11 и имеют круглые сегментовидные отверстия на

1противоположных сторонах корпуса 1, благодаря чему поток фазы катализатора отклоняется из одной стороны в другую серпантиноподобным образом.

Реагенты иэ трубопровода 12 поступают в трубопроводы 13 — 16, откуда затем подводятся через отверстия 17 для подачи реагентов н агрегаты 7 для впрыскивания реагентов. Реагенты впрыскивают в фазу кислотного катализатора, образуя кислотно-углеводородную дисперсию, н которой происходит реакция. Движение дисперсии вверх создает тенденцию к предотвращению разделения диспергированных фаз, а многоступенчатое впрыскивание реагентов эффективно усиливает дисперсию фаз на каждой ступени.

Кислотно-углеводородная дисперсия, содержащая кислотный катализатор, реа генты и продукты реакции, выводится из корпуса 1 по трубопроводу !1 н подвергается операциям дальнейшей

3 обработки, в результате которых восстанавливается алкилированный продукт. Тепло, выделяющееся в ходе реакции, абсорбируется охлаждающим агентом и отводится с помощью средств

4 для теплообмена в такой степени, чтобы поддерживались заранее установленные температурные условия проведения реакции. Устройствами 7 для впрыскивания реагентов являются гори-1р эонтальные трубки, имеющие множественные распыляющие сопла, которые образуют феноподобное распыление в направлении книзу. Нижнее устройство

7 выполнено в виде кольцевой трубки, имеются взаимосвязанные трубки, пересекающиеся в виде буквы Х. Кольцевая трубка снабжена множественными распыляющими соплами, разбрызгивающими струйки жидкости вниз в виде конуса.

1099834

Предлагаемый аппарат улучшает качество продукта алкилирования по сравнению с известными установками для проведения реакции алкилирования благодаря обеспечению лучшей кислотно-углеводородной дисперсии в ней.

Лучшая дисперсия улучшает функцию понижения тепла кислотной фазы, улучшает также однородность отношения кислоты к углеводороду во всем объеме реакционной камеры и снижает содержание фторида в алкилате. Кислотная фаза действует как понижающая температуру реакции, адсорбируя тепло, выделяющееся при экзотермических реакций алкилирования. Лучшая дисперсия увеличивает область переноса этого тепла и исключает появление "горячих пятен™ внутри реакционной камеры, которые способствуют появлению нежелаIT8JIbHblx реакций и нежелательных побоч- ных продуктов. Такого рода побочные

В процессе алкилирования используемые реагенты идеально сочетаются

* для получения выхода в качестве основного продукта углеводорода, содержание углерода в котором равно сумме атомов углерода олефина и алкилирующего агента и который известен под названием моноалкилата.Подходящим алкилирующимся реагентом может быть непредельный углеводород, имеющий третичный атом, углерода, такой, как изобутан или более высокие гомолого изобутана,такие, как

2-метилбутан, 2-метилпентан и т.п.

Другие полезные алкилирующие агенты включают бензол, толуол, ксилол, нафтены, фенолы, крезолы, амины и т.п.

Непредельные (олефиновые) реагенты, которые могут быть с пользой применены; включают углеводороды с

3-20 атомами углерода в молекуле, галоид-, алкилы, спирты, алкилсульфаты, алкилфосфат и т.д. Предпочтительны моно45 олефины, такие, как пропен и бутены, Алкилирование парафинового реагента олефином происходит более эффективно в присутствии кислотного катализатора. Подходящими катализаторами являются галоидоводородные кислоты, а также другие неорганические кислоты, -такие, как фосфорная кислота, хлористый алюминий, фторид бора и т.д.

Предпочтительный фтористоводородный катализатор содержит примерно 70-90Х фтористого водорода, органическое ве- щество и не более 27 воды.

Условия проведения реакции алкилирования, поддерживаемые в реакционной камере, включают температуру реакции 0 — 150 С и давление 1 — 40 атм. о

Температура реакции является одним из наиболее важных условий, так как она оказывает значительное влияние на качество продукта алкилирования °

Предпочтителен интервал температур

80 — 100 С. Давление не имеет такого о важного влияния на качество продукта и должно быть достаточным для того, чтобы поддерживать все углеводороды и кислотный катализатор в жидком состоянии. Объемное отношение кислотного катализатора к углеводороду с учетом охлаждения в ходе реакции поддерживается в пределах 0,5:1 — 2:1

При отношении ниже, чем 0,5:1, эффективность процесса значительно снижается, так как наблюдается появление нежелательных реакций и незавершенность желательных реакций. Не наблюдается также увеличения выхода алкилата или улучшения его качества при увеличении отношения более, чем

2:1. Желательно также поддерживать высокое отношение молярной концентрации иэопарафина или ароматического углеводорода к молярной концентрации участвующего в реакции олефина для получения высококачественного моноалкилата. Пределы этого отношения достаточно широки, примерно 6:1 — 20:1 с предпочтительным рабочим интервалом примерно 8:1 — 16:1.

109ж34

Составитель Н, Кацовская

Техред Л. Микеш Корректор И. Эрдейи

Редактор И. Шулла

Заказ 4407/45 Тираж 533 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул . Проектная, 4 продукты остаются в основном продукте и снижают качество алкилата. Лучшая дисперсия улучшает постоянство отношения кислоты к углеводороду на всем протяжении реактора путем снижения агломерации (скопления отдельный фаз). Содержание фторида в йродукте,алкилирования снижается, еспи контакт между кислотой и частично прореагировавшнми углеводородами улучшен, и это более эффективно достигается при удлинении срока поддержания кислотно-углеводороднОй дис- персии.