Газо-жидкостной инжектор для фотохимических реакторов

 

ГАЗОЖИДКОСТНЫЙ ИНЖЕКТОР .ДЛЯ ФОТОХИМИЧЕСКИХ РЕАКТОРОВ, содержащий цилиндрический корпус с выполненными в нем смесительной камерой и круглыми отверстиями и подводящий патрубок, соединенный с корпусом по его оси, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса смешения газа и жидкости, он снабжен коническим элементом, размещенным между корпусом и подводящим патрубком, а круглые отверстия вьтолнены сечением, равным 0,25-2,0 диаметра подводящего патрубка, и расположены на коническом элементе, при этом угол между отверстиями и подводящим патрубком равен 30-90°, а соотношение высоты смесительной камеры к ее диаметру 1:1-3i1.

СОКИ СОВЕТСКИХ

CNIWI

РЕСПУБЛИН (191 (11) ГОСУДАРСТВЕННЬ1Й НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И ПАТЕНТУ (21), 2936508/23-26 (22) 13.06.80 (31} Р 2924 427.7 (32) 16.06.79 (33) ФРГ (46) 23. 11.84. Бюл. В 43 (72) Херберт Рамлох, Эрнст Шадов и Раймунд Маркс (ФРГ) (71) Хехст АГ (ФРГ) (53) 66.023 (088.8) (56) 1. Патент США 1(3836076, кл. 239-8, опублик. 17.09.74 (54) (57) ГАЗОЖИДКОСТНЫЙ ИНЖЕКТОР

ДЛЯ ФОТОХИМИЧЕСКИХ РЕАКТОРОВ, содержащий цилиндрический корпус с выполненными в нем смесительной (51) В 01 J 10 00 В 01 J 19/08 камерой и круглыми отверстиями и подводящий патрубок, соединенный с корпусом по его оси, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью интенсификации процесса смешения газа и жидкости, он снабжен коническим элементом, размещенным между корпусом и подводящим патрубком, а круглые отверстия выполнены сечением, равным 0,25-2,0 диаметра подводящего патрубка, и расположены на коническом элементе, при этом угол между отверстиями и подводящим патрубком равен 30-90, а соотношение о высоты смесительной камеры к ее диаметру 1: 1-3 1.

1126204

Изобретение относится к конструкциям газожидкостных инжекторов и может быть использовано при фотохимических газожидкостных реакциях, особенно при способе сульфоокисления для получения вторичных алкансульфо кислот из парафиновых углеводородов с прямой цепью в присутствии воды облучением ультрафиолетовыми лучами.

Известен газожицкостный инжектор, 10 содержащий цилиндрический корпус с выполненными в нем смесительной камерой и круглыми отверстиями н подводящий патрубок, соединенный с корпусом по его оси (lj .

I5

Недостатком известного инжектора является низкая эффективность смешения газа и жидкости.

Цель изобретения — интенсификация процесса смешения газа и жидкости. 20

Эта цель достигается тем, что газожидкостный инжектор для.фотохимических реакторов, содержащий цилиндрический корпус с выполненньпж в нем смесительной камерой и круглыми от- 25 верстиями н подводящий патрубок, соединенный с корпусом по его оси,снабI жен коническим элементом, размещенным между корпусом и подводящим патрубком, а круглые отверстия выполнены сечением, равным 0,25-2,0 диаметра. подводящего патрубка, и расположены на коническом элементе, при этом угол между отверстиями и подводящим о патрубком. равен 30-90, а соотношение высоты смесительной камеры к ее диаме;ру 1:1-3:1.

На чертеже изображен общий внд инжектора, продольный разрез.

Газожидкостный инжектор для фото- 40 химических реакторов содержит цилиндрический корпус 1 с выполненными в нем смесительной камерой 2 и круглыми отверстиями 3, подводящий патрубок 4, соединенный с корпусом по 45

его оси, и конический элемент 5., размещенный между корпусом 1 и подводящим патрубком 4.Круглые отверстия 3 выполнены сечением, равным

0,25-2,0 диаметра подводящего патрубка 4, и расположены на коническом элементе 5, при этом угол между отверстиями 3 и подводящим патрубком о

4 равен 30-90, а соотношение высоты смесительной камеры 2 к ее диаметру

1:1-3:1.

Внутреннее поперечное сечение патрубка 4 для впуска газа имеет форму от круглого до звездообразного,а его длина не является критической, однако должна иметь такую длину, чтобы обеспечивалось достаточное расстояние всасывающих отверстий

3 от основания корпуса 1 или (при многоламповом реакторе) от общей трубы для подачи газа, чтобы каждая фаза перед газовым потоком могла беспрепятственно всасываться через всасывающие отверстия. В качестве материала, из которого изготовляются эти газационные установки, особенно пригоден при использовании при сульфоокислении армированный стекловолокном политетрафторэтилен.

Эти газационные устройства монтируются в реакторе под УФ-погружаемой лампой, а именно на одну погружаемую лампу одно сонло, причем эти сопла в многоламповом реакторе на один ряд погружных ламп могут монтироваться соответственно на общей трубе для подачи газа. Плотность газации для достаточно тонкого распределения газа и особенно благоприятный режим потока вдоль продольного направления лампы составляет около 50-500 м,преимущественно

200-500 мз на м2 /с. При этом следует учитывать, что предварительное давление газа зависит также от уровня жидкости над соплом.

Газовая смесь с высокой скоростью выходит из узкой части сопла в патрубке 4 в воронкообразное расширение. камеры 2, в результате этого там чеРез, боковые отвеРстиЯ 3 всасывается жидкость. Благодаря срезающим усилиям всасываемой жидкости получается тонкое распределение газовой смеси. Иэ камеры 2 выходит струя жидкости,и газа, которая сообщает всей реакционной жидкости внутри реактора движение по принципу маммут-насоса. Благодаря конструкции этой газационной установки обеспечивается то, что массообмен в прилегающей области наружной огчбающей трубы лампы, т.е. в области максимальной плотности облучения, лучше всего и в этой области концентрация газовых пузырьков максимальная и скорость массопередачи самая высокая. При помощи этой газационной установки простым путем получают высокий выход алкансульфокислот, обусловленный улучшен26204 4

3 11 ным использованием излучаемого, 1

УФ-света и лучшими массопередачами.

Это действительно как при применении. в одноламповом реакторе, так и в многоламповом реакторе.

Предлагаемая газационная установка применяется для всех газожидкостных реакций, но преимущественно для получения вторичных алкансульфонатов сульфоокислением. При этом используются 0 -парафиновые углеводороды . или их смеси с 8-30 С-атомами,преимущественно с 10-18 С-атомами, а также газовая. смесь SÎ -1 в молярном соотношении около 2:,1, т.е. в стехиометрическом соотношении, или преимущественно с SO, — избытком до молярного соотношения около 3:1.

Температура реакции составляет

20-40 С, преимущественно 30-38 С.

В реакторе поддерживается давление приблизительно до 1 изб. бар, пре,имущественно 0.,08-0,25 изб. бар.

Реакционная жидкость отбирается в основании реактора, проходит через отделительное устройство и там от деляется нижняя фаза, которая содержит полученные алкансульфокислоты и-, серную кислоту наряду с парафином и водой. Верхняя фаза,парафиновая фаза охлаждается и затем после освежения парафином и водой направляется обратно в верхнюю часть реактора. Отбор направляемой также в циркуля цию газовой смеси SO -О производится из газовой зоны в верхней области реактора. После асвежения

SO, и О, газовая смесь в компрессоре компримируется до требуемого предварительного давления и через предлагаемую газационную установку вводится в реактор.

Пример. Примененной реакционной смесью является коммерчес- кая фракция из Н -парафинов с

12-18 С-атомами. Отбирают снизу из реактора 4 м /ч жидкости, пропускают через отделительное устройство и после освежения парафином и водой подают насосом обратно через верхнюю часть реактора. Реактор

10 15

50 приблизительно на 5/6 своего объема наполняетея жидкостью и приблизительно-на 1/6 газом. Давление в газовом пространстве верхней части ре-, актора составляет 0,13 изб.бар.Температура реакции подцерживается охлаждением циркулирующей жидкости при

31-33 С.

Облучение ультрафиолетовым светом происходит с помощью ртутной лампы. высокого давления с герметичной арматурой мощностью 3,84 кВт.Диаметр ее наружной. трубки с кварцевой оболочкой-составлял 120 мм. Эта

УФ-лампа производит поток излучения

545 Вт в области длин волн от 248 до 400,мм. За 1 ч вводится через газационную установку 33 мз смеси газа ЯО -О молярного состава

2,2:1, как описано, с предварительным давлением 1,1 изб. бар в реактор. Это устройство закреплено в нижнем основании реактора точно под УФ-лампой, и имеет размеры отверстие для выхода газа имеет внутренний диаметр ? мм, расположенные симметрично четыре всасывающих отверстия имеют внутренний диаметр соответственно 10 мм, внутренний диаметр смесительного резервуара составляет 35 мм, гаэационная уста.новка имеет высоту всего 110 мм и смесительный резервуар от выходного отверстия газа имеет высоту 50 мм.

За 1 ч получают 76 эквивалентов алкансульфокислоты. Иолярное соотношение моно- к дисульфокислоте составляло приблизительно 9: 1.

Если работают с таким же реактором и при одинаковых условиях, как указано, но с используемым до снх пор нри сульфоокислении душем с отверстиями диаметром 180 мм, который на своей верхней поверхности имеет отверстия с диаметром в свету около 0,8-1,5 мм, и вводят в реактор через этот pym с отверстиями

75 м /ч газовой смеси SO -О с мох к лярным составом 2,2:1, то получают за 1 ч только 52 эквивалента алкансульфокислоты.

1126204

Составитель А. Тарасов

ТехредМ.Гергель Корректор А. Обручар

Редактор Н. Вобкова

Филиал ППП "Патент", r, Ужгород, ул. Проектная,4

Заказ 8564/46 Тираж 532 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по. делам изобретений и открытий

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