Способ регулирования экзотермической реакции и устройство, предназначенное для его осуществления


 


Владельцы патента RU 2554865:

ЛИНДЕ АКЦИЕНГЕЗЕЛЛЬШАФТ (DE)

Изобретение относится к способу регулирования экзотермической реакции. Способ включает стадии: i) проведение экзотермической реакции в реакторе (1) с получением продукта, ii) измерение температуры и/или давления в реакторе, и iii) введение инертного продукта, уже полученного ранее в экзотермической реакции, в реактор (1) из контейнера для хранения (8), если температура и/или давление превышает(ют) критическую(ие) величину(ы), где инертный продукт представляет собой жидкий продукт и его теплота парообразования используется для понижения температуры реактора. Также изобретение относится к устройству. Использование предлагаемого изобретения позволяет предотвратить значительное число неконтролируемых реакций, при этом не требует остановки реактора и его чистки. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Настоящее изобретение относится к способу регулирования экзотермической реакции и к устройству для проведения экзотермической реакции.

Важно, чтобы реактор, содержащий экзотермическую реакцию, охлаждался с точки зрения безопасности, а также для обеспечения эффективности прохождения реакции.

Предполагается увеличение скоростей экзотермических реакций, которые часто приводятся в действие катализатором, и, таким образом, количества высвобождаемого тепла, согласно экспоненциальной функции (экспоненциальный закон Аррениуса), принимая во внимание, что температура представляет собой единственную степень свободы.

Как известно в данной области техники, термин экзотермическая реакция обозначает химическую реакцию, которая сопровождается выделением тепла.

Реакцию, т.е. температуру экзотермической реакции, можно контролировать непрямым или прямым охлаждением реактора, поддерживая баланс между теплом, выделяемым реакцией, и удалением тепла за счет охлаждения системы. Поскольку тепло, удаляемое при охлаждении системы, обычно находится в почти прямой зависимости от температуры реакции (опять рассматривая температуру в качестве степени свободы), достижение определенной температуры будет неизбежно приводить к необратимому ускорению реакции, так называемой неконтролируемой реакции.

Также в данной области известно, что неконтролируемой реакции невозможно гарантированно избежать. Таким образом, были установлены определенные меры, для манипуляции неконтролируемой реакцией. Обычные меры и главные недостатки могут быть обобщены следующим образом.

В случае управляемых катализатором экзотермических реакций можно добавлять каталитический яд. Это приводит, однако, к потере продукта, загрязнению реактора ядом и последующей необходимости очистки реактора. Дополнительно, существует сложная задача удовлетворительного распределения каталитического яда в реакторе для обеспечения затухания реакции.

Дополнительная мера состоит в так называемом заполнении, т.е. разгерметизации и/или осушении реакционного сосуда при помощи клапанов или разрывных мембран. Указанная мера приводит к потере продукта и необходимости очистки реактора от продуктов неуправляемой реакции. Часто также существует необходимость в последующей обработке высвобождаемого продукта неуправляемой реакции из-за нежелательных свойств, например, полимеризации или токсичности.

После неконтролируемой реакции обычно необходима общая остановка реактора перед повторным запуском. Таким образом, неконтролируемая реакция в большинстве случаев приводит к потере продукции из-за неконтролируемой реакции и из-за времени, необходимого для подготовки запуска и повторного запуска реактора и образования нежелательных продуктов.

Задача настоящего изобретения состоит в обеспечении способа регулирования экзотермической реакции, который преодолевает недостатки предшествующего уровня техники, в особенности способа, который предотвращает определенное число неконтролируемых реакций, минимизирует действие неконтролируемой реакции, не требует остановки реактора и его очистки, а также позволяет избежать загрязнения реактора каталитическими ядами и т.п.

Дополнительно, задача состоит в обеспечении устройства для проведения каталитической реакции, которое позволяет осуществление изобретательского способа.

Первую задачу решают при помощи способа регулирования экзотермической реакции, включающего стадии:

i) проведение экзотермической реакции в реакторе с получением продукта,

ii) измерение температуры и/или давления в реакторе, и

iii) введение инертного продукта, уже полученного ранее в экзотермической реакции из контейнера для хранения, в реактор, если температура и/или давление превышает(ют) критическую (ие) величину (ы).

Предпочтительно инертный продукт представляет собой жидкий продукт.

Более предпочтительно, экзотермическая реакция представляет собой олигомеризацию олефинов.

В предпочтительном варианте осуществления, способ включает дополнительную стадию остановки введения исходного сырья в реактор.

Предпочтительно стадия остановки проходит в значительной степени одновременно со стадией (iii).

В дополнительном варианте осуществления инертный продукт вводят в жидкую реакционную фазу в реакторе.

Предпочтительно, чтобы инертный продукт впрыскивали в реактор.

Более предпочтительно, массовый расход инертного продукта, вводимого в реактор, является регулируемым.

Дополнительно, устройство, в котором проводят экзотермическую реакцию согласно изобретению, включает:

a) реактор, заполненный исходным сырьем, необязательно растворителем и катализатором,

b) датчик(и) температуры и/или давления в реакторе,

c) линии загрузки и выгрузки, оснащенные клапанами для подачи исходного сырья и выгрузки продукта в и из реактора, соответственно,

d) по крайней мере один контейнер для хранения инертного продукта, который соединен с реактором линией, оснащенной клапаном, и

e) блок управления, соединенный с датчиком(ами) и клапанами.

В предпочтительном варианте осуществления реактор представляет собой реактор непрерывного действия, реактор полунепрерывного действия или реактор прерывистого действия.

Наиболее предпочтительно инертный продукт в контейнере для хранения поддерживают при более высоком давлении по сравнению с давлением внутри реактора.

Неожиданно было обнаружено, что настоящее изобретение обеспечивает способ регулирования экзотермической реакции,

имеющей систему подавления неконтролируемой реакции без загрязнения способа экзотермической реакции сторонними продуктами способа. Было обнаружено, что изобретательский способ предотвращает определенное число неконтролируемых реакций и ограничивает нежелательное действие неконтролируемой реакции, таким образом, улучшая «своевременное» управление и продукцию реактора. Подробно, действие неконтролируемой реакции можно минимизировать за счет недостижения избыточно высоких температур реакции. Реактор можно поддерживать в рабочем состоянии и достичь пониженного образования нежелательных побочных продуктов, например полимеров, в особенности благодаря тому факту, что можно избежать высоких температур реакции.

Дополнительно, нет необходимости в остановке и чистке реактора, что минимизирует время, после которого возможен повторный запуск реактора.

Дополнительно, не образуется загрязнения реактора каталитическим ядом для приводимых в действие катализатором экзотермических каталитических реакций и, таким образом, можно избежать значительной чистки после введения яда.

Таким образом, изобретательский способ приводит минимальной общей потере продукта.

Предпочтительно, было обнаружено, что изобретательский способ в особенности благоприятен в процессах экзотермической реакции, происходящих в жидкой фазе и/или при использовании исходного сырья/загрузки в качестве основного источника охлаждения, например прямым охлаждением реактора. Примером экзотермической реакции, в которой способ по настоящему

изобретению может быть успешно использован, является олигомеризация этилена.

Дополнительные черты и преимущества способа и устройства по настоящему изобретению можно получить из последующего подробного описания предпочтительного варианта осуществления в сочетании с чертежом, где

Фиг. 1 иллюстрирует устройство согласно одному из вариантов осуществления для проведения изобретательского способа для регулирования экзотермической реакции.

На фиг. 1 показан реактор 1, в котором проходит в жидкой фазе экзотермическая реакция, например, олигомеризация олефинов. В реакторе 1 обеспечивают мешалку 2 для перемешивания водной фазы. Через линию загрузки 3, например, этилен можно вводить в реактор из хранилища подаваемого материала 4. Линия загрузки 3 может быть открыта и закрыта при помощи клапана 5. Через отводящие линии 6 и 7, газообразный и жидкий продукты можно удалять из реактора 1.

Контейнер для хранения 8, наполненный инертным продуктом 9, например олигомерами, где указанный инертный продукт 9 был уже получен ранее, связан с реактором 1 посредством линии загрузки 10, которая может открываться и закрываться при помощи клапана 11. Инертный продукт 9 в контейнере для хранения 8 имеет предпочтительно комнатную температуру или ниже.

Реактор 1 также включает датчики температуры и давления 12 и 13. Датчики 12 и 13, клапан 5 и клапан 11 соединены с блоком управления 14.

При эксплуатации устройство может работать следующим

образом. Экзотермическую реакцию проводят в реакторе 1. Исходный продукт вводят в реактор 1 через линию загрузки 3, указанный исходный продукт действует в качестве непосредственно охлаждающей среды. Газообразные и жидкие продукты можно удалять из реактора через отводящие линии 6 и 7. температуру и давление в реакторе 1 контролируют блоком управления 14. Если блок управления 14 определяет, что температура и/или давление в реакторе 1 превышает(ют) предварительно определенные критические величины, блок управления 14 может открыть клапан 11, позволяя введение в реактор инертного, предпочтительно жидкого продукта, который затем служит в качестве непосредственно охлаждающей среды и подавляет дальнейшее нагревание или повышение давления в реакторе 1. Одновременно с открытием клапана 11, может быть закрыт клапан 5. При закрытии клапана 5, реакция будет подавляться за счет прекращения подачи исходного сырья и, таким образом, ограничивая максимальную температуру реакции и ограничивая образование нежелательных продуктов.

При использовании инертного продукта в жидком состоянии, его теплота парообразования может быть использована для понижения температуры реактора.

После введения инертного продукта 9 в реактор 1, величины температуры и давления остаются в заданных диапазонах, так что более невозможны неконтролируемые реакции, может быть легко продолжена экзотермическая реакция в реакторе 1, например, нормальной процедурой запуска. Нет необходимости ни в сложном повторном запуске реактора 1, ни в очистке реактора. Дополнительно, нет загрязняющего продукта, инертный продукт 9,

введенный для охлаждения реактора 1 может быть легко удален из реактора 1 через отводящие линии 6 и 7.

Черты, описанные в предшествующем описании, формуле изобретения и чертеже могут, одновременно или в любой комбинации, представлять собой материал для осуществления изобретения в различных его формах.

1. Способ регулирования экзотермической реакции, включающий стадии:
i) проведение экзотермической реакции в реакторе (1) с получением продукта,
ii) измерение температуры и/или давления в реакторе, и
iii) введение инертного продукта, уже полученного ранее в экзотермической реакции, в реактор (1) из контейнера для хранения (8), если температура и/или давление превышает(ют) критическую(ие) величину(ы), где инертный продукт представляет собой жидкий продукт и его теплота парообразования используется для понижения температуры реактора.

2. Способ по п. 1, где экзотермическая реакция может представлять собой олигомеризацию олефинов.

3. Способ по п. 1, включающий дополнительную стадию остановки введения исходного сырья в реактор (1).

4. Способ по п. 3, где стадия остановки проходит в значительной степени одновременно со стадией (iii).

5. Способ по п. 1, где инертный продукт вводят в жидкую реакционную фазу в реакторе (1).

6. Способ по п. 1, где инертный продукт впрыскивают в реактор (1).

7. Способ по п. 1, где массовый расход инертного продукта, вводимого в реактор, является регулируемым.

8. Устройство для проведения экзотермической реакции, включающее:
а) реактор (1), заполненный исходным сырьем, необязательно растворителем и катализатором,
b) датчик(и) температуры (12) и/или давления (13) в реакторе (1),
c) линию загрузки (3) и выгрузки (6, 7), оснащенные клапанами для подачи исходного сырья и выгрузки продукта в реактор и из реактора (1), соответственно,
d) по крайней мере один контейнер для хранения (8), содержащий уже полученный ранее в экзотермической реакции жидкий инертный продукт, который соединен с реактором (1) линией (10), оснащенной клапаном (11), и
e) блок управления (14), соединенный с датчиком(ами) (12, 13) и клапанами (5, 11).

9. Устройство по п. 8, где реактор (1) представляет собой реактор непрерывного действия, полунепрерывного действия или периодического действия.

10. Устройство по п. 8 или 9, где инертный продукт в контейнере для хранения (8) поддерживают при более высоком давлении по сравнению с давлением внутри реактора (1).



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к способу приготовления катализатора для получения компонента экологически безопасных буровых растворов на углеводородной основе, имеющему интервал кипения в диапазоне 188-304°C согласно стандарту ASTM D 86, включающему приготовление пасты из геля, полученного смешением бемита Pural SB со смесью азотной кислоты и дистиллированной воды, триэтиленгликоля и цеолита HY с мольным отношением SiO2/АlO3, равным 30 или 60, пористая структура которого представляет собой систему соединенных между собой прямолинейных каналов, образованных 12-членными кольцами с диаметром входного окна 7Å, экструдирование, выдерживание при комнатной температуре в течение 9-10 ч, просушивание, измельчение до фракции с размером 2-4×2 мм и прокаливание.
Катализатор для получения синтетических базовых масел в процессе олигомеризации децена-1 содержит в качестве активного компонента оксид хрома, а в качестве носителя - силикагель и оксид циркония или оксид церия при следующем соотношении компонентов, масс.

Изобретение относится к способу получения высокооктановых углеводородных смесей, содержащих димеры нормальных бутиленов, из углеводородных смесей, содержащих нормальные бутилены, при повышенной температуре и давлении, обеспечивающем протекание процесса в жидкой фазе, в присутствии мелкозернистого термостойкого сульфокатионита в две стадии с последующей ректификацией непрореагировавших углеводородов из реакционной смеси от продуктов реакции.
Изобретение относится к катализатору для получения синтетических базовых масел в процессе олигомеризации гексена-1, содержащему каталитически активный компонент, в качестве которого используют хром, нанесенный на носитель, при этом в качестве носителя используется силикагель с размером частиц 2,2-4,0 мм, размером пор не менее 100 и площадью удельной поверхности не менее 300 м2/г, при этом содержание хрома находится в пределах 1-3% масс.

Изобретение относится к области катализа. Описан способ приготовления катализатора для окислительной конденсации метана (ОКМ) до C2+ углеводородов, включающий нанесение марганца и вольфрамата натрия на носитель диоксид кремния путем его последовательной пропитки водными растворами нитрата марганца и затем вольфрамата натрия с последующей прокалкой на воздухе при температуре 800°C, в котором полученную композицию Mn - Na2WO4/SiO2 с суммарным содержанием марганца 1-2 мас.% и вольфрамата натрия 3-5 мас.% смешивают с инертным материалом, активно поглощающим СВЧ энергию, на основе карбида металла при массовом соотношении компонентов 2-4:1, соответственно.
Изобретение относится к способам получения катализаторов олигомеризации пропилена. Описан способ получения катализатора для олигомеризации пропилена путем взаимодействия бис(ацетилацетонато)никеля, диизобутилалюминийхлорида, промотирующего соединения - воды в присутствии органического растворителя н-октана и процесс проводят при 5-15°C при непрерывной подаче пропилена в реактор при атмосферном давлении.

Изобретение относится к способу получения линейных альфа-олефинов (ЛАО) олигомеризацией этилена в присутствии растворителя и гомогенного катализатора. Способ включает (i) подачу этилена, растворителя и катализатора в реактор олигомеризации, (ii) олигомеризацию этилена в реакторе, (iii) удаление выходящего потока реактора, содержащего растворитель, линейные альфа-олефины, необязательно непрореагировавший этилен и катализатор, из реактора через систему отводных труб реактора, (iv) добавление по крайней мере одной добавки из полиаминов, аминов или аминоспиртов, (v) подачу выходящего потока реактора, содержащего добавку, в зону дезактивации и удаления катализатора, (vi) дезактивациию катализатора щелочью и удаление дезактивированного катализатора из потока продукта реактора.

Изобретение относится к способу получения олигомеров высших линейных -олефинов. .
Изобретение относится к технологии получения основ синтетических базовых масел и может быть использовано в нефтехимической промышленности. .

Изобретение относится к способу превращения потока С4 олефинов, содержащего изобутен, бут-1-ен и бутадиен в пропилен и октены. .

Настоящее изобретение относится к способу получения олефинов, включающему: а) паровой крекинг включающего этан сырья в зоне крекинга и в условиях крекинга с получением выходящего из зоны крекинга потока, включающего по меньшей мере олефины и водород; b) конверсию оксигенированного сырья в зоне конверсии оксигената-в-олефины в присутствии катализатора с получением выходящего из зоны оксигената-в-олефины (ОТО) потока по меньшей мере из олефинов и водорода; c) объединение по меньшей мере части выходящего из зоны крекинга потока и части выходящего из зоны ОТО потока с получением объединенного выходящего потока; и d) отделение водорода от объединенного выходящего потока, причем образуется по меньшей мере часть оксигенированного сырья за счет подачи водорода, полученного на стадии d), и сырья, содержащего оксид углерода и/или диоксид углерода, в зону синтеза оксигенатов и получения оксигенатов.

Изобретение относится к способу получения многомодального полиолефинового полимера и устройству для его получения. Способ получения при температурах 40-150°C и давлениях 0,1-20 МПа в присутствии катализатора полимеризации в первом и втором полимеризационных реакторах, соединенных последовательно, в котором в первом реакторе первый полиолефиновый полимер получают в суспензии в присутствии водорода и во втором реакторе второй полиолефиновый полимер получают в присутствии более низкой концентрации водорода, чем в первом реакторе, включает: a) выведение из первого реактора суспензии твердых полиолефиновых частиц в суспензионной среде, содержащей водород; b) подачу суспензии в испарительную камеру при более низком давлении, чем давление первого реактора; c) выпаривание части суспензионной среды; d) выведение обедненной водородом суспензии из испарительной камеры и подачу ее во второй реактор; e) выведение газа из газовой фазы испарительной камеры и подачу его в теплообменник; f) конденсирование части газа, выведенного из испарительной камеры; и g) возвращение жидкости, полученной в теплообменнике, в процесс полимеризации в точке, где присутствует суспензия.

Изобретение относится к способу гидропроцессинга углеводородного сырья, включающему: гидрокрекинг первого потока углеводородов в присутствии первого потока водорода и катализатора гидрокрекинга для получения выходящего потока гидрокрекинга; гидроочистку второго потока углеводородов в присутствии второго потока водорода и катализатора гидроочистки для получения выходящего потока гидроочистки; разделение выходящего потока гидроочистки при температуре 121-316°С (250-600°F) на парообразный выходящий поток гидроочистки, содержащий водород, и жидкий выходящий поток гидроочистки; смешивание, по меньшей мере, части указанного парообразного выходящего потока гидроочистки, по меньшей мере, с частью указанного выходящего потока гидрокрекинга для получения смеси; и фракционирование, по меньшей мере, части указанной смеси.

Изобретение относится к энергетическому машиностроению и может быть использовано в энергетических установках с жидкометаллическим теплоносителем. Массообменный аппарат содержит корпус и размещенную в нем проточную реакционную камеру, заполненную твердофазным гранулированным средством окисления, электрический нагреватель, расположенный в реакционной камере.

Изобретение относится к емкости для хранения, или перемещения, или дегазации порошкового полимера. Емкость для порошкового полимера включает силос, имеющий основной вертикальный цилиндр и бункер в нижней части цилиндра, так что порошковый полимер занимает весь объем бункера и часть объема цилиндра, впускную трубу силоса для порошкового полимера, подсоединенную к силосу на уровне, расположенном по высоте выше порошкового полимера, подсоединенную в верхней части силоса, и выпускную трубу бункера для порошкового полимера, подсоединенную к бункеру, в его нижней части.

Изобретение относится к области химической технологии энергонасыщенных материалов, а именно к способам утилизации образующихся отходов производства бракованного и просроченного продукта, и предназначено для лабораторных методов разложения тринитротолуола.

Настоящее изобретение относится к установке коксования в псевдоожиженных условиях, имеющей реакционную емкость с отпарной секцией, включающей горизонтально расположенные перегородки отпарной секции, на которые распыляют пар для отдувки окклюдированных углеводородов из продукта-кокса, при этом эти перегородки отпарной секции расположены в отпарной секции горизонтально в виде находящихся на расстоянии друг от друга по вертикали ярусов, в каждом из которых перегородки размещены параллельно друг другу.

Изобретение относится к технологии производства полипропилена и сополимера пропилена с этиленом и касается области совершенствования и модернизации промышленных суспензионных процессов.

Изобретение относится к устройству для равномерного разделения потоков текучей среды на потоки в химических аппаратах. Устройство для равномерного разделения жидких потоков текучей среды, в которых, по меньшей мере, одно вещество растворено и/или присутствует в виде суспензии в химических аппаратах, на два или несколько отдельных потоков включает, по меньшей мере, одну пластину с двумя или несколькими отверстиями, которые скруглены или снабжены фаской на входной стороне частичных потоков.

Изобретение относится к химико-энергетическому машиностроению, в частности к пиролизным реакторам, и может быть использовано в различных конструкциях пиролизных реакторов различного назначения.

Настоящее изобретение относится к способу приготовления олефинового продукта, содержащего этилен и/или пропилен, который содержит следующие этапы: a) выполняют паровой крекинг парафинового сырья, содержащего C2-C5 парафины, в условиях крекинга, включающих температуру в диапазоне от 650 до 1000°C, в зоне крекинга с получением отходящего потока установки крекинга, содержащего олефины; b) превращают оксигенатное сырье в системе конверсии оксигенат-в-олефины, содержащей реакционную зону, в которой оксигенатное сырье контактирует с катализатором превращения оксигената в условиях превращения оксигената, включающих температуру в диапазоне от 200 до 1000°C и давление от 0,1 кПа до 5 МПа, с получением отходящего потока конверсии, содержащего этилен и/или пропилен; c) объединяют, по меньшей мере, часть отходящего потока установки крекинга и, по меньшей мере, часть отходящего потока конверсии с получением объединенного отходящего потока и выделяют поток олефинового продукта, содержащий этилен и/или пропилен, из объединенного отходящего потока, где отходящий поток установки крекинга и/или отходящий поток конверсии содержит C4 фракцию, содержащую ненасыщенные соединения, и где данный способ дополнительно содержит, по меньшей мере, частичное гидрирование, по меньшей мере, части данной C4 фракции с получением, по меньшей мере, частично гидрированного C4 сырья, и возврат, по меньшей мере, части, по меньшей мере, частично гидрированного C4 сырья в качестве возвращаемого сырья рециркуляции на этап a) и/или этап b). Также изобретение относится к интегрированной системе для осуществления заявленного способа. Предлагаемые объекты позволяют максимизировать получение этилена и/или пропилена. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 5 ил., 4 табл., 9 пр.
Наверх