Аппарат для проведения экзои эндотермических жидкофазных процессов

 

(73) Авторы изобретения

В. М. Сидоров, В. И. Лосик, М. П. Уманский, В. Н. Иобряков, A. В. Неяглов, С. Н. Хаджиев, В. Л..Байбурский, С. Ш. Гершуни и Б. И, Зюба

Л (71) Заявитель (54) АППАРАТ ДЛЯ ПРОВЕЙЕНИЯ ЭКЗОИ ЗНДОТЕРМИЧЕСКИХ ЖИДКОФАЗНЫХ

ПРОЦЕССОВ!

Изобретение относится к химической и нефтехимической промышленности для проведения экзо- и эндотермических процес— сов, протекающих при смешении жидкостей, преимущественно для процесса сернокислотного алкилирования изопарафинов оле5 финами, например, алкипирования изобута.на бутиленом в присутствии серной кислоты, процесса алкилирования бензола этиленом и др.

Такие процессы требуют интенсивного перемешивая ия для получения высокодисцерсной эмульсии жидких углеводородных реакционных компонентов в серной кислоте, являющейся катализатором, а также развитой поверхности теплообмена для огвода большого количества тепла, выделяющегося при реакции алкилирования. OnsaM иэ основных требований к процессам ал- кЮщрования углеводародов олефинами яв- ® ляется высокое соотношение углеводород» июфин в зоне реакции.

В установках сернокислотного алкилиposasas изобутана на одян обьем подава2 емого олефинового сырья приходится несколько cor объемов изобугана. Пля поддержания такого высокого соотношения эмульсию изобутана с серной кислотой рециркулируют внутри циркуляционного контура;

Известен контактср, содержааий циркуляционный насос, циркуляционную трубу и теплообменник, образующие замкнутый циркуляционный контур, а также средства дпя ввода катализатора и сырья (1), Эти аппараты обладают недостаточной поверхностью теплообмена, а следовательно, и низкой производительностью по целевому продукту с единицы объема, высакими энергозатратами.

Известны также аетлевые реакторы, содержащие циркуляционный кон ур из труб. перемешивающее устройство, теппообменники и средства les ввода катализатора и сырья (2).

Существенным недостатком известных реакторов является ro, что дпя получения и поддержания одинакового градиента

856534 температур в контуре требуется высокий расход циркулирующей среды, я, следовательно, и высокие затраты мошносги.

Пель изобретения - снижение удельных энергозатрат на получение целевого продукта, а также повышение удельной производительности аппарата.

Поставленная цель достигается тем, что аппарат, содержащий петлевой циркуляционный контур из труб, перемешиваюшее устройство, теплообменники и средства для ввода реагентов, снабжен дополнительным средст ом для ввода реагентов, размещенным в циркуляционных трубах по ходу потока перед каждым из последующих теплообменников, а средство для ввода реаген- тов выполнено. в виде коаксиально размещенного. в циркуляционных трубах кольцевого коллектора со струйными смесителями.

Поэонный ввод реагентов псэволяег поддерживать требуемый ppaaneHr температур при меньшем расходе циркулируюших реагентов, r.е. достигается снижение затрат энергии на транспорт, а использование струйных смесителей обеспечивает необходимое обьемное соотношение реагентов и циркулирующей среды, которое позволяет исключить появление поточных процессов, ликвидировать местные перегревы, т.е. Интенсифицировать процесс.

На фиг. 1 приведен аппарат, обший вид; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — разрез Б-Б на фиг. 2; на фиг. 4 — разрез В-В на фиг. 2;на фиг. 5разрез Г-Г на фиг. 1.

Аппарат представляет собой замкнутый циркуляционный контур из труб 1. Он содержи перемешиваюшее устройство 2 и, по крайней мере, два теплообменника 3 и 4 струйные смесигели 5 и 6.

Перемешивающее устройсгво 2 содержит винт 7, вал 8 с подшипниковыми узлами и уплотнением, а также электродвигатель 9.

Теплообменники состоят иэ корпуса

10 бного пучка 11 установленного т ру 1 эксцентрично по отношению к ксрпусу гак, что над трубным пучком образовано пространство 12 для сбора паров кипящего теплоносителя. Трубы закреплены в неподвижных трубных решетках 13. Для обеспечения жесткости трубный пучок снабжен поперечными перегородками 14.

Каждый теплообменник имеет штуцеры

15 и 16 соответственно для ввода и вывода теплоносителя, а также шгуцер 17 вывода пара °

Струйные смесители 5 и 6 содержат сопло 18, приемную камеру 19 с отверстиями 20 и камеру 21 смешения.. (:месители смонтированы на коллекторе 22, имеющем штуцеры 23 для ввода смеси олефина с иэопарафином. диаметр коллектора выбирают преимушесгвенно 0,650,75 от диаметра циркуляционной трубы для лучшего усреднения по поперечному

10 сечению трубы циркулирующего потока.

Аппарат также снабжен штуцерами 24 и

25 соответственно для ввода серной кислоты и вывода эмульсии.

Работа аппарата осуществляется сле» 5 дующим образоме

После заполнения его изопарафипом и серной кислотой вводят в действие перемешиваюшее устройство 2, посредством которого осуществляют поремошивание фаэ и циркуляцию образующей эмульсии изопарафина в кислоте по замкнутому контуру, включающему трубы 1 и трубное пространство теплообменников 3 и 4.

В аппарат непрерывно вводят через штуцер 24 серную кислоту, а через сопла 18 струйных смесителей 5 и 6 в каждую реакционную зону подают углеводородную смесь олефина с иэопарафином. Углеводородные струи, вытекающие с высоз< кой скоростью иэ сопел, засасывают в приемные камеры .19 через отверстия 20 циркулирующую в контуре эмульсию и увлекают ее в камеры 21 смешения, rae осушесгвляегся интенсивное смешение Фаэ

35 с образованием развитой межфазной псъверхности контакта. Из камеры смешения полученная дисперсия с достаточно высокой скоростью выбрасывается в циркулируюший поток и усредняется с основной э мул ьс ией.

Эму ьсию углеводородов в серной киспоге, содержащую целевой продукт — апкилбензин, через штуцер 25 выводят из аппарата. При этом углеводородную фазу

4s после, отделения or серной кислоты используют в качестве теплоносителя. Теплоноситель подают через штуцеры 16 а межгрубное пространство геплообменников, где осуществляют кипение смеси углево о дородов. В результате выкипания легколегучих компонентов смеси, в основном иэопарафина, осушесгвляют отвод тепла реакции. Пары углеводородов, поднимающиеся в паровое пространство 12, отводят иэ

55 теплообменника через штуцер 17. Жидкую фазу, содержащую, главным образом, ал» килбенэин, выводят из тепл хбменниня через штуцер 15.

8565З4

Формула изобретения

1. Аппарат для проведения экэо- и эндогермических жидкофаэных процессов, преимущественно для сернокислотного алкилирования иэопарафинов олефинами, содержащий петлевой циркуляционный контур иэ труб, перемешиваюшее устройство, теплообменники и средства для ввода реагентов, о г л и ч а ю ш и и с я тем, что,с 10 целью снижения удельных энергозатрат на получение целевого продукта, а также повышения удельной производительности, аппарат снабжен дополнительными средствами для ввода реагентов, размещенными в 5 циркуляционных: трубах по ходу потока перед каждым из последующих теплообменников, б

2. Аппарат по и. 1, о т л и ч а ю— шийся тем, что средства для ввода реагентов выполнены в виде коаксиально размещенных в циркуляционных трубах кольцевых коллекторов со струйными сме сителями.

Источники инфармации, принятые во внимание при экспертизе

1. Рейхсфельд В. О. и др. Оборудомние производств основного органического синтеза и синтетических каучуков . Химия, М-Л, 1965, с. 217.

2. Патент США % З451785, кл. 23-285, опублик. 1961. 14 Фиа 1