Реактор для хлорирования газо-образных углеводородов

 

0 П И С А Н И Е 111,8!8642

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 16.05.78 (21) 2615371/23-26 с присоединением заявки № (23) Приоритет (51) М. Кл.з

В 01J 19/24

Государственный комитет

СССР (43) Опубликовано 07.04.81. Бюллетень № 13 (53) УДК 66.023 (088.8) по делам изобретений и открытий (45) Дата опубликования описания 07.04.81 (54) РЕАКТОР ДЛЯ ХЛОРИРОВАНИЯ ГАЗООБРАЗНЪ|Х

УГЛЕВОДОРОДОВ

Изобретение относится к аппаратам химических производств и может быть ис= пользовано в производстве метиленхлорида и хлороформа, Известен реактор для хлорирования ме- 5 тана, имеющий одну реакционную камеру, режим движения потока в которой близок режиму идеального перемешивания (1).

Для реакций последовательного хлорирования метана при идеальном перемешива- 10 нии в реакционном потоке образуется максимальное для данной нагрузки по хлору количество глубоко прохлорированных продуктов: хлороформа и четыреххлористого углерода. 15

Целевыми продуктами производства хлор мета нов являются метиленхлорид и хлороформ, причем конъюнктура спроса на эти продукты существенно колеблется.

Диапазон соотношений метиленхлорид-хло- 20 роформ в продуктах, получаемых на выходе реактора, невелик и определяется изменением нагрузки по мета ну, которая ограничена пропускной способностью аппаратов переработки реакционного газа. 25

Кроме узкого диапазона соотношений, к недостаткам такого реактора следует отнести большой выход побочного продукта производства — четыреххлористого углерода и возможность «проскока» на выход 30 реактора непрореагировавшего хлора, что приводит к корродированию аппаратуры переработки реакционного газа и увеличению выше допустимой кислотности готовых продуктов: метиленхлорида и хлороформа.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для получения хлористого метила и метиленхлорида, содержащее трубчатый реактор и многоканальный реактор, расположенный непосредственно после трубчатого реактора по ходу реакционного потока (2). Режим движения реакционного потока в трубчатом реакторе близок режиму идеального перемешивания, а в многоканальном реакторе — режиму идеального вытеснения.

Недостатками данного устройства являются отсутствие возможности регулирования выработки метиленхлорида и хлороформа, невозможность стабилизации выпуска хотя бы одного из продуктов при колебаниях нагрузки по хлору, невозможность снижения выхода побочного продукта — четыреххлористого углерода.

Целью изобретения является расширение диапазона соотношений продуктов различной глубины хлорирования (метиленхлорида и хлороформа).

818642

3

Поставленная цель достигается тем, что реактор снабжен смесителем, размещенным между камерой перемешивания и камерой вытеснения, байпBcHjbIM трубопроводом с регулятором расхода, соединяющим вход камеры перемешивания со смесителем; объем смесителя (/6 объема камеры перемешивания.

В камеру перемешивания подается только часть входного потока, а оставшуюся часть входного потока перемешивают в смесителе с прореагировавшими горячими газами, выходящими из камеры перемешивания, и подают в камеру вытеснения. Таким образом, температура потока на входе в камеру вытеснения поддерживается достаточной для инициирования процесса хлорирования. Чтобы исключить возможность протекания процесса хлорирования метана в смесителе, объем его выбирается в б или более раз меньше объема камеры перемешивания. Поскольку в режиме идеального перемешивания образуется максимальное количество хлороформа, а в режиме идеального вытеснения — максимальное количество метиленхлорида, соотношение этих продуктов регулируется степенью конверсии хлора, приходящейся на реакционные- камеры перемешивания и вытеснения, которая, в свою очередь, варьируется путем изменения доли исходного потока, подаваемой в каждую из камер. С этой целью на байпасном трубопроводе установлен регулятор расхода. Следовательно, в предлагаемом реакторе расширение диапазона соотношений продуктов различной глубины хлорирования достигается за счет того, что наряду с варьированием соотношения компонентов исходного потока обеспечивается возможность регулирования степени конверсии хлора, приходящейся на реакционные камеры с различными режимами движения реакционного потока.

На чертеже схематично изображен предлагаемый реактор.

Реактор содержит камеру 1 перемешивания, выполненную в виде трубчатого реактора с отношением длины к диаметру поперечного сечения, близким единице, камеру 2 вытеснения, выполненную в виде многоканального реактора с симметрично расположенными вертикальными цилиндрическими каналами. Длина каналов определяется из условия отсутствия «проскока» непрореагировавшего хлора на выход реактора для заданной нагрузки по хлору, при этом число каналов выбирается таким, чтобы отношение длины канала к диаметру его поперечного сечения было не менее

20. Такое соотношение линейных размеров канала обеспечивает режим движения реакционного потока в нем, близкий режиму идеального вытеснения. Камера 1 перемешивания, камера 2 вытеснения и смеситель

3 помещены в общий корпус, причем сме5

)5

40 !

4 ситель расположен м ежду камерами перемешивания и вытеснения. Камера 1 отделена от смесителя 3 царгой 4 с наклонными симметрично расположенными цилиндрическими каналами..Вход смесителя, соединенный байпасным трубопроводом через регулятор расхода 5 с входом камеры

1, выполнен тангенциальным.

Реактор работает сл:едующим образом, Исходная смесь, содержащая хлор, метан и рециркуляционный хлористый метил, на входе в реактор разделяется на два потока, один из которых поступает в камеру

1 перемешивания, а другой через регулятор расхода 5 по байпасному трубопроводу — в смеситель 3. Г1рореагировавшая в камере перемешивания реакционная смесь с температурой 400 530 С (в зависимости от соотношения хлор †мет в исходном потоке и его температуры) через наклонные каналы царги 4 поступает в смеситель

3, где смешивается с потоком, подаваемым по байпасному трубопроводу. Из смесителя реакционный поток поступает в каналы камеры вытеснения.

Реактор для хлорирования может работать в режиме преимущественного получения метиленхлорида, в режиме преимущественного получения хлороформа или в промежуточных режимах. В режиме преимущественного получения хлороформа вся исходная смесь поступает в камеру перемешивания, байпас закрыт. B режиме преимущественного получения метиленхлорида доля исходного потока, подаваемая по байпасному трубопроводу в смеситель, зависит от соотношения хлор — метан в исходном потоке, его температуры и поддерживается такой, чтобы обеспечить температуру в смесителе 250 С, то есть температуру инициирования реакций хлорирования метана и его хлорпроизводных.

Возможен вариант выполнения реактора для хлорирования газообразных углеводородов с выносным смесителем, соединенным с камерами перемешивания и вытеснения трубопроводами.

Технико-экономическая эффективность реактора обусловлена возможностью стабилизации выхода целевых продуктов при колебании нагрузки по хлору, а также увеличения выхода метиленхлорида в режиме преимущественного получения выхода метиленхлорида за счет снижения выпуска избыточного хлороформа и четыреххлористого углерода, реализуемых как кубовые продукты.

Формула изобретения

1. Реактор для хлорирования газообразных углеводородов, включающий корпус с последовательно расположенными камерами перемешивания и вытеснения, отл ич а ю шийся тем, что, с целью расширения диапазона соотношений продуктов

818642

Составитель Э. Беляева

Тех ред А. Кам ышн икова

Редактор Г. Бельская

Корректоры: А. Галахова и О. Тюрина

Заказ 733/8 Изд. № 284 Тираж 581 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 различной глубины хлорирования, реактор снабжен смесителем, размещенным между камерой перемешивания и камерой вытеснения, байпасным трубопроводом с регулятором расхода, соединяющим вход камеры перемешивания со смесителем.

2. Реактор по п. 1, отличающийся тем, что объем смесителя (/6 объема камеры перемешивания.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Корсаков-Богатков С. М. Химические

5 реакторы как объемы математического регулирования. М., «Химия», 1967, с. 49, рис. III — 7.

2. Патент ГДР № 84177, кл. 12о, 2/01.