Реактор прямого синтеза органохлорсиланов

 

Изобретение относится к конструкции реакторов для прямого синтеза органохлорсиланов и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства, где требуется организация высокотемпературного однородного кипящего слоя путем повышения производительности и селективности процесса синтеза. Реактор прямого синтеза органохлорсиланов содержит цилиндрический корпус, встроенный теплообменник, газораспределитель, выполненный в виде двухзаходной конической пружины с козырьком по ее наружному контуру, коаксиальный щиток с вибратором и упругими элементами. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4449515/23-26 (22) 29.06.88 (46) 15.04.90. Бюл. № 14 (71) Государственный научно-исследовательский институт химии и технологии элементорганических соединений (72) В. В. Вавилов, А. Н. Поливанов, Г. И. Судьяров, Т. Т. Романова, E. Б. Бабичева и Е. М. Васильев (53) 66.023 (088.8) (56) Забродский С. С. Высокотемпературные установки с псевдоожиженным слоем.—

М.: Энергия, 971, с. 227.

Патент ФРГ № 2550410, кл. F 23 В 1/06, 1975.

Изобретение относится к конструкции реакторов для прямого синтеза органохлорсиланов и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства, где требуется организация высокотемпературного однородного кипягцего слоя.

Цель изобретения — повышение производительности и селективности процесса синтеза путем увеличения однородности псевдоожиженного слоя, процесса теплообмена и активации поверхности контактной массы.

На чертеже . представлен предлагаемый реактор, общий вид.

Реактор прямого синтеза органохлорсиланов содержит цилиндрический корпус 1, встроенный теплообменник 2, трубные элементы которого выполнены в виде петель с циркулирующим в них теплоносителем.

В нижней части корпуса 1 размещен газораспределитель 3, выполненный в виде двухзаходной конической плотно навитой пружины 4 круглого сечения с перекрыÄÄSUÄÄ 1556733 А1 (51)5 В 01 1 8/18

2 (54) Р ЕАКТОР П РЯМО ГО С И НТЕ3А

ОРГАНОХЛОРСИЛАНОВ (57) Изобретение относится к конструкции реакторов для прямого синтеза органохлорсиланов и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства, где требуется организация высокотемпературного однородного кипящего слоя путем повышения производительности и селективности процесса синтеза. Реактор прямого синтеза органохлорсиланов содержит цилиндрический корпус, встроенный теплообменник, газораспределитепь, выполненный в виде двухзаходной конической пружины с козырьком по ее наружному контуру, коаксиальный щиток с вибратором и упругими элементами. 1 ил. ваюшимися витками с козырьком 5 по контуру пружины с шириной, обеспечивающей предотвращение провала контактной массы в зону под газораспределителем 3. Сечение конической пружины может быть и другим.

Сверху конической пружины 4 установлена крышка 6. Для организации ввода и вывода теплоносителя конической пружине

4 установлены патрубки 7 и 8. Коническая пружина 4 связана через коаксиальный шток 9, имеющий герметизирующий сильфон 10 и натяжную пружину 11, с вибратором 12, подвешенным с помощью плиты 13 и закрепленных с ней кронштейнов 14 к вытеснителю 15.

Коаксиальный шток 9 с диском 16 прикреплен к крышке 6 газораспределителя 3.

Герметизирую щий сил ьфон 10 уста новлен между диском 16 и вытеснителем 15 так, чтобы исходные компоненты и продукты реакции синтеза не могли просочиться через центральный канал в зону под вытеснителем 15.

1556733

4 для их псевдоожижения значительно большей энергии газа, чем в центральной части центру аппарата, что способствует увеличению конверсии хлорметила и выработке жающего хлорметила восстанавливает актив40

3

Натяжная пружина 11 зажата между кольцевым упором вытеснителя 15 и диском

17 с помощью гайки 18.

На штоке 9 ниже гайки 18 установлена гайка 19, опирающаяся на плиту 13, регулирующая величину зазора между витками конической пружины 4. Между плитой 13 и гайкой 19 устанавливается упругий элемент 20 (резиновая прокладка пружина) для демпфирования ударов гайки 19 о плиту 13 при работающем вибраторе 12.

Через патрубок 21, размещенный на корпусе газораспределителя 3, подается ожижающий агент — хлор метил.

Реактор работает следующим образом.

В цилиндрический корпус 1 реактора загружается расчетное количество смеси порошков кремния, меди и промоторов, которая снизу поддерживается газораспределителем 3. До начала процесса псевдоожижения газораспределитель 3 герметично закрыт. При свободной загрузке сыпучей массы в цилиндрический корпус 1 реактора возникают распорные усилия, распределяющиеся по сечению аппарата приблизительно по гиперболическому закону, т. е. у стенок реактора усилий максимум, в центре аппарата — минимум. Причем величина распорных усилий функционально связана с углом естественного откоса контактной массы. При этом у стенки аппарата возникают значительные силы трения, которые направлены в сторону действия псевдоожижающих сил. Распорные усилия в момент начала псевдоожижения могут развиться до таких величин, которые способны разрушить даже стальной корпус аппарата. Учитывая это, хлорметил, подаваемый через патрубок 2! в полость между двухзаходной конической пружиной 4 и вытеснителем 15, распределяется по сечению аппарата также приблизительно по гиперболическому закону. Такое перераспределение ожижающего агента по сечению достигается из-за нелинейности характеристики (жесткости) конической пружины 4, она под действием давления хлорметила начинает вытягиваться, постепенно открывая зазоры между винтами от периферии к центру, образуя как бы клиневой зазор, величина которого уменьшается к центру газораспределителя 3.

Благодаря такому постепенному раскрытию газораспределителя 3 объемный расход хлор метила — о жижа ющего а гента, ока зыв вается выше на периферии, чем в его центре, что способствует равномерному псевдоожижению при сравнительно низких давлениях и без каких-либо выбросов контактной массы из зоны реакции. Для прямого синтеза органохлорсиланов создание приблизительно гиперболического профиля скоростей ожиженного агента важно еще тем, что частицы, уже в процессе работы потерявшие свою кинетическую энергию у стенок и стекающие вниз вдоль стенки, требуют

35 кипящего слоя. Следовательно, хлорметил перераспределяется по сечению аппарата равномерно, а не поднимается пузырями по кремния.

Известно, что радиальная подача ожиность частиц контактнои массы, покрытых элементами реакции пиролиза (углерод) .

Направление потоков хлорметила в сторону стенки (,почти горизонтально) способствует очищению частиц от углерода, раскалыва-. нию их, т. е, повышению активности, что повышает производительность в процессе всего периода синтеза.

Псевдоожиженный слой во время реакции синтеза поддерживается однородным, в нем отсутствуют застойные зоны как в периферийных областях реактора, так и в зоне газораспределителя 3, поскольку частицы контактной массы, попадающие на козырек

5 конической пружины 4 сдуваются хлорметилом, выходящим из межвитковых зазоров, расположенных почти горизонтально. Те частицы контактной массы, которые попадают на крышку 6 газораспределителя 3, скатываются с ее поверхности на тот же козырек 5 конической пружины 4, откуда сдуваются хлометилом.

Отсутствие застойных зон, выравнивание концентрационных и температурных полей, в чем активную роль играет и встроенное теплообменное устройство 2, способствует точному регулировани ю температуры реакции, повышению селективности процесса и производительности.

Интенсификация процесса теплообмена обеспечивается вибратором 12, связанным с двухзаходной конической пружиной 4 через шток 9 и крышку 6. При включении вибратора 12 создается пульсирующий режим псевдоожижения, который повышает эффективность теплообмена. В случае необходимости изменения сопротивления газораспределителя 3 необходимо вращать гайку 19 по или против часовой стрелки, добиваясь степени открытия или закрытия конической двухза х одной п ружи н ы 4.

Для того, чтобы гайка 19 не стучала по плите 13 при включенном вибраторе 12, между гайкой и плитой установлен упругий элемент 20.

Процесс прямого синтеза метилхлорсиланов проходит стабильно в однородном кипящем слое без застойных зон с высокой степенью конверсии хлорметила и выработки кремния. Повышены условия эксплуатации, обеспечена возможность регулирования сопротивления газораспределителя и режимов псевдоожижения без остановки производства.

1556733

Формула изобретения

7г лаы ти

РлОКО!ул ГЛь

0170НОР /Р7РдЬ

7dnnuffuurvел

Л7

71

Хлармггггип

16

1 1

IРЛЮЖ7 ул рл ъ ЛЮ7БжБ с уюта

Составитель А. Телесницкий

Техред И. Верес Корректор A. Обручар

Тираж 429 Подписное

РедакторЛ. Пчолинская

Заказ б77

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Реактор прямого синтеза органохлорсиланов в псевдоожиженном слое, содержащий корпус, теплообменник и конический газораспределитель, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и селективности процесса синтеза путем улуч6 щения однородного псевдоожиженного слоя, процесса теплообмена и активации поверхности контактной массы, газораспределитель выполнен в виде двухзаходной пружины плотной навивки с козырьком по ее наруж5 ному контуру и связан через коаксиальныи шток, снабженный герметизирующим сильфоном и натяжной пружиной с вибратором.