Реактор прямого хлорирования этилена
Изобретение относится к технологии получения хлоруглеводородов хлорированием олефинов, в частности к устройству для получения 1,2-дихлорэтана, используемого в качестве растворителя и как полупродукт в промышленном синтезе. Реактор прямого хлорирования этилена содержит цилиндрический корпус, патрубки ввода исходных этилена и хлора, конденсата дихлорэтана и вывода продуктов реакции в виде паров вместе с абгазами, снабженный секционирующими решетками, разбивающими реактор по высоте на отдельные секции, и внутренней циркуляционной трубой, верхняя часть которой перфорирована и перфорация выполнена в виде прямоугольных окон, расположенных по окружности циркуляционной трубы у основания секционирующих решеток или у основания секционирующей решетки, по крайней мере, одной верхней секции, особенность заключается в том, что равномерно по периферии к внутренней части цилиндрического корпуса прикреплено не менее двух, образующих с цилиндрическим корпусом дополнительные проходы для циркуляции, пластин, верхние и нижние кромки которых расположены на одном уровне с верхней и нижней кромкой внутренней циркуляционной трубы, и имеющих перфорацию, аналогичную перфорации внутренней циркуляционной трубы. Данная конструкция реактора позволит повысить технологичность процесса прямого хлорирования этилена за счет обеспечения максимально равной циркуляции жидкого дихлорэтана со всей площади секционирующих решеток реактора. 2 ил.
Изобретение относится к технологии получения хлоруглеводородов хлорированием олефинов, в частности к устройству для получения 1,2-ди-хлорэтана, используемого в качестве растворителя и как полупродукт в промышленном синтезе.
Для получения дихлорэтана в промышленности используется метод хлорирования газообразного этилена газообразным хлором в среде жидких продуктов реакции, состоящих в основном из дихлорэтана. Процесс, как правило, проводят в реакторе колонного типа при температуре кипения реакционной смеси с отводом тепла реакции за счет испарения продуктов реакции. Диапазон рабочих температур меняется в широких пределах в зависимости от давления и количества инертных газов в хлоре и этилене.
Известен реактор прямого хлорирования этилена, включающий вертикальную колонну со штуцерами ввода компонентов реакции - хлора и этилена - и вывода дихлорэтана и других продуктов реакции, циркуляционную трубу, секционирующие тарелки, расположенные в верхней части колонны, и распределители хлора и этилена, размещенные в нижней части колонны, под которыми установлено направляющее устройство, выполненное в виде кольцевой решетки, состоящее из наружной и внутренней обечаек, концентрично расположенных относительно оси колонны с образованием между собой кольцевого прохода, площадь сечения которого выполнена большей, чем площадь сечения циркуляционной трубы. /Патент RU 2075344, кл. В 01 J 19/00/.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании описанного выше известного устройства, относится то, что в известном устройстве существует необходимость обеспечения постоянного уровня жидкого дихлорэтана, в среде которого проводится реакция хлорирования. При падении уровня жидкого дихлорэтана ниже верхнего среза циркуляционной трубы происходит срыв потока циркуляции жидкого дихлорэтана с верхней секции реактора в зону подачи исходных компонентов, что приводит к образованию “газовых подушек” под секционирующими тарелками. “Газовые подушки” - это зоны, свободные от жидкости, образование которых приводит к протеканию реакции в газовой фазе, что может привести к горению и взрыву внутри реактора.
Наиболее близким аналогом к заявляемому является реактор прямого хлорирования этилена, включающий цилиндрический корпус, патрубки ввода исходных этилена и хлора, конденсата дихлорэтана и вывода продуктов реакции в виде паров вместе с абгазами, снабженный секционирующими решетками, разбивающими реактор по высоте на отдельные секции, и внутренней циркуляционной трубой, верхняя часть которой перфорирована и перфорация выполнена в виде прямоугольных окон, расположенных по окружности циркуляционной трубы у основания секционирующих решеток или у основания секционирующей решетки, по крайней мере, одной верхней секции. /Патент RU 2153394, кл. В 01 J 19/00/.
Недостатком данного устройства, принятого за прототип, с технологической точки зрения, является неравномерность оттока жидкого дихлорэтана, образующегося на поверхностях секционирующих решеток. Это приводит к образованию локальных зон с протеканием реакций глубокого хлорирования этилена в жидком дихлорэтане.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение технологичности процесса прямого хлорирования этилена, т.е. обеспечение максимально равной циркуляции жидкого дихлорэтана со всей площади секционирующих решеток.
Технический результат при осуществлении заявляемого изобретения выражается в том, что с повышением технологичности процесса синтеза дихлорэтана прямым хлорированием этилена, достигается более высокая селективность процесса за счет сокращения реакций глубокого хлорирования этилена и более высокая степень конверсии этилена.
Указанный технический результат при осуществлении заявляемого изобретения достигается тем, что в известном реакторе прямого хлорирования этилена, включающем цилиндрический корпус, патрубки ввода исходных этилена и хлора, конденсата дихлорэтана и вывода продуктов реакции в виде паров вместе с абгазами, снабженным секционирующими решетками, разбивающими реактор по высоте на отдельные секции, и внутренней циркуляционной трубой, верхняя часть которой перфорирована и перфорация выполнена в виде прямоугольных окон, расположенных у основания секционирующих решеток или у основания секционирующей решетки, по крайней мере, одной верхней секции, согласно изобретению равномерно по периферии к внутренней части цилиндрического корпуса прикреплено не менее двух, образующих с цилиндрическим корпусом дополнительные проходы для циркуляции, пластин, верхние и нижние кромки которых расположены на одном уровне с верхней и нижней кромкой внутренней циркуляционной трубы, и имеющих перфорацию, аналогичную перфорации внутренней циркуляционной трубы.
При исследовании отличительных признаков описываемого реактора не выявлено каких-либо известных аналогичных решений, касающихся использования традиционной конструкции при реализации процесса прямого хлорирования этилена. Отличительным признаком заявляемого реактора является то, что равномерно по периферии к внутренней части цилиндрического корпуса прикреплено не менее двух, образующих с цилиндрическим корпусом дополнительные проходы для циркуляции, пластин, верхние и нижние кромки которых расположены на одном уровне с верхней и нижней кромкой внутренней циркуляционной трубы, и имеющих перфорацию, аналогичную перфорации внутренней циркуляционной трубы.
Повышение технологичности при осуществлении процесса прямого хлорирования этилена в заявляемом реакторе обеспечивается максимально равной циркуляцией жидкого дихлорэтана со всей поверхности секционирующих решеток, достигаемой тем, что дополнительно к циркуляционному проходу, образованному внутренней циркуляционной трубой, реактор имеет не менее чем два равных прохода для циркуляции, образованных между вертикальными пластинами, прикрепляемыми к цилиндрическому корпусу и цилиндрическим корпусом, с равномерным их размещением по периферии внутренней части цилиндрического корпуса. Максимально равная циркуляция жидкого дихлорэтана со всей площади секционирующих решеток обеспечивает выравнивание концентрации хлора в жидкой составляющей реакционной массы в каждом конкретном горизонтальном сечении реактора. И, таким образом, в предлагаемой конструкции реактора исключается создание условий для образования локальных зон с протеканием реакций глубокого хлорирования этилена в жидком дихлорэтане.
Конструкция предлагаемого реактора представлена на чертежах, где на фиг.1 схематически показан общий вид предлагаемого реактора, продольный разрез, на фиг.2 - горизонтальное сечение средней части реактора.
Реактор прямого хлорирования этилена включает в себя цилиндрический корпус 1, имеющий в нижней части штуцер 2 для ввода жидкого возвратного дихлорэтана, а в верхней части - штуцер 3 для вывода продуктов реакции в виде паров вместе с абгазами. Внутри цилиндрического корпуса 1 установлены расположенные один над другим и присоединенные к соответствующим входным штуцерам распределители 4 и 5 для ввода компонентов реакции - газообразного хлора и этилена, соответственно. Каждый распределитель выполнен в виде концентрических труб одинакового диаметра и различной длины, прикрепленных к распределительной трубе, присоединенной к входному штуцеру, и имеющих равномерно размещенные под углом минус 30, минус 60, минус 120 и минус 150 градусов к горизонтальному сечению ряды отверстий для выхода газообразных реагентов - хлора и этилена. По оси реактора расположена центральная циркуляционная труба 10. Равномерно по периферии к внутренней части цилиндрического корпуса 1 прикреплено не менее двух одинаковых по размеру вертикальных пластин 8, образующих со стенкой цилиндрического корпуса 1 дополнительные проходов для циркуляции 6. Нижние кромки внутренней циркуляционной трубы 10 и вертикальных пластин 8 расположены на одном уровне ниже уровня распределителей 4 и 5. В верхней части цилиндрического корпуса ниже верхних кромок внутренней циркуляционной трубы 10 и вертикальных пластин 8, расположенных на одном уровне, размещено несколько горизонтальных секционирующих решеток 7. Верхняя часть внутренней циркуляционной трубы 10 и вертикальных пластин 8 перфорирована по центру у основания секционирующих решеток 7, и перфорация выполнена в виде прямоугольных окон 9.
Предложенный реактор прямого хлорирования этилена работает следующим образом.
Сначала в заполненный дихлорэтаном реактор осуществляется подача газообразного этилена через распределитель 5. Этилен плохо растворяется в дихлорэтане, поэтому он образует в реакторе газожидкостную смесь, плотность которой меньше плотности жидкого дихлорэтана. Газожидкостная смесь, проходя через секционирующие решетки 7, частично разрушается у их основания, образуя на поверхности каждой секционирующей решетки 7 слой жидкого дихлорэтана. Жидкий дихлорэтан через верхнее сечение или окна 9 поступает в проходы для циркуляции 6. За счет разности плотности газожидкостной смеси в основном объеме реактора и жидкого дихлорэтана в проходах для циркуляции 6 в реакторе возникает движущая сила циркуляции. Она создает нисходящий поток в проходах для циркуляции 6 и восходящий поток через сечение реактора, где расположены распределители 4 и 5 для ввода газообразных хлора и этилена. После организации циркуляции жидкого дихлорэтана в реакторе, основанной на принципе работы газлифта, в него через распределитель 5 подается хлор. Хлор имеет хорошую растворимость в дихлорэтане и почти полностью растворяется в нем. На уровне подачи этилена в реакторе начинается химическая реакция, в результате которой уменьшается содержание этилена в реакторе. Однако газосодержание в реакторе возрастает за счет увеличения количества паров дихлорэтана, которые образуются в результате нагревания дихлорэтана теплом, выделяющимся в ходе химической реакции. Движущая сила циркуляции увеличивается, достигая своего предельного значения, которое обеспечивает необходимое для полного растворения хлора количество циркулирующего дихлорэтана.
Непрерывная циркуляция обеспечивает постоянный уровень жидкости в зоне реакции, а равномерно распределенный отток жидкого дихлорэтана со всей поверхности секционирующих решеток способствует выравниванию массообменных процессов, и поэтому концентрация хлора в жидком дихлорэтане по любому из выбранных сечений реактора выровнена. Отсутствие локальных зон с повышенной концентрацией хлора как в газовой, так и жидкой фазах, благоприятно сказывается на процессе хлорирования. Не происходит образования парогазовых пузырей в реакционном пространстве реактора и реакций глубокого хлорирования дихлорэтана, т. е. повышается технологичность осуществления процесса прямого хлорирования этилена.
Использование изобретения позволит повысить технологичность процесса прямого хлорирования этилена за счет обеспечения максимально равной циркуляции жидкого дихлорэтана со всей площади секционирующих решеток.
Формула изобретения
Реактор прямого хлорирования этилена, включающий цилиндрический корпус, патрубки ввода исходных этилена и хлора, конденсата дихлорэтана и вывода продуктов реакции в виде паров вместе с абгазами, снабженный секционирующими решетками, разбивающими реактор по высоте на отдельные секции, и внутренней циркуляционной трубой, верхняя часть которой перфорирована, и перфорация выполнена в виде прямоугольных окон, расположенных по окружности циркуляционной трубы у основания секционирующих решеток или у основания секционирующей решетки, по крайней мере, одной верхней секции, отличающийся тем, что равномерно по периферии к внутренней части цилиндрического корпуса прикреплено не менее двух, образующих с цилиндрическим корпусом дополнительные проходы для циркуляции, пластин, верхние и нижние кромки которых расположены на одном уровне с верхней и нижней кромкой внутренней циркуляционной трубы, и имеющих перфорацию, аналогичную перфорации внутренней циркуляционной трубы.
РИСУНКИ
