Реактор для окисления углеводородов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

In>946643

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву9 791406 (22) Заявлено 11. 12. 80 (21) 3218540/23-26 ($<) М Кй з с присоединением заявки №

В 01 J 10/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет ($3) Y4N 66. 023 (088.8) Опубликовано 300782. Бюллетень ¹ 28

Дата опубликования описания 300782

А.А. Васин, А.Н. Князев, Л;Н. Черныше а, В. . ваыов, П.A. Лупанов, М.H. Бабай, Б.C. Смолян кий, .:Б,Q. -Алексеев, и C H Редкозубов ("

) Ф

Г (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) рЕАСТОр дЛя ОкиОЛБния углКВОдОРОдОв

Изобретение относится к аппаратам для жидкофазного окисления углеводородов кислородсодержащими газами и может быть использовано в технологии получения капролактама и других продуктов органического синтеза.

По основному авт. св. Р 791406 известен реактор для окисления углеводородов, содержащий цилиндрический корпус, установленные по высоте выгнутые вверх в виде части сферы перегородки, разделяющие корпус на секции, штуцеры для входа и выхода жидкости, барометры для подачи кислородсодержещего газа в каждую секцию, переточные газовые трубы, служащие для вывода реакционных газов(11.

Однако этот реактор также имеет ряд существенных недостатков.

В нижней части каждой секции реактора образуется застойная зона, образованная стенкой реактора, сферической перегородкой и плоскостью расположения барботеров. Вследствие слабого перемешивания жидкости в этой зоне происходит интенсивное смолообразование- отложение.и накопление смолы на стенках корпуса и внутренних частях реактора. Это, с одной стороны, снижает эффективность ведения процес.са окисления углеводорода и увеличивает концентрацию кислорода на выходе за счет того, что часть объема

5 реактора занята малоэффективными застойными зонами, а с другой стороны, уменьшает безопасность ведения процесса, так как в застойных зонах с большим слоем смолы может произойти воспламенение смолообразных продуктов при попадании на них струй и пузырьков кислородсодержащего газа в результате того, что температура тления смолообразных продуктов близка к температуре ведения процесса. Увеличение концентрации кислорода выше определенного предела (для окисления циклогексана вЂ, 2 об.Ъ) недопустимо, так как ведет к созданию взрывоопасной концентрации в газовой фазе.

Таким образом, плохое поглощение кислорода иа-за наличия застойных зон ограничивает нагрузку по кислородсодержащему :азу и ограничивает производительность реактора.

В нижней части секции располагаются штуцеры для дренирования реакторов. Отложение смолы приводит к их забивке. Это затрудняет дренаж реакторов при плановых остановках на ремонт и чистку и практически исключа946643 отверстия барботеров поступает в барботажный слой. Оксидат из переливного кармана 11 через штуцер 5 выводится из секции на дальнейшую перера,ботку.

Предлагаемый реактор работает следующим образом, Жидкий углеводород (циклогексан) через штуцер 3, ответвления 9 и трубы 14 с соплами 15 поступает в нижнюю часть секции под плоскость расположения барботеров 12 и 13. Трубы 14 выполнены загнутыми по периметру стенки корпуса. реактора, а на концах этих труб имеются сопла 15, диаметр которых меньше диаметра труб 14. Благодаря такому техническому решению, жидкость вырывается иэ сопел с большой скоростью, и, закручиваясь, значительно усиливает перемешивание жидкости как в нижней зоне секции реактора, исключая образование там застойной зоны, так и по всей секции реактора. Это приводит к более полному использованию реакционного объема для проведения реакции окисления,увеличению производительности реактора, интенсификации самого процесса окисления, приводящей к снижению концентрации кислорода в реакционных газах на выходе иэ реактора, увеличению безопасности работы реактора вследствие того, .что закручивающаяся в нижней части секции жидкость омывает стенки реактора, предотвращая тем самым отложение смолообразных продуктов реак,ции и накопление их на перегородке и стенках корпуса.

Кислородсодержащий газ.подается в реактор через штуцер 4, гребенку

16 и через кольцевые барботеры 12 и

13 поступают в барботажный слой.

Оксидат через переливной карман 11 и штуцер 5 выводится в следующую секцию. Реакционные газы выводятся через штуцер 6.

Для наиболее эффективного введения процесса необходимо, чтобы вся кинетическая энергия подаваемой в нижнюю часть секции реактора жидкости расходовалась на перемешивание газожидкостного слоя. Попадание газа в исходный жидкий углеводород может привести к разрыву, и тем самым, снижению энергии выходящих иэ сопел

15 струй. Для предотвращения этого в верхней части штуцера 3, входящего внутрь реактора, имеется газоотводная трубка 10, служащая для отвода газа от жидкого углеводорода, rioдаваемого по опускным трубам 14 к соплам 15. Нижний конец газоотводной трубки 10 помещен в гаэожидкостный слой ниже верхнего края переливного кармана 11 и выше плоскости расположения барботеров 12 и 13. Это, с одной стороны, обеспечивает свободный выход газов из подводящего штуцера ет воэможность дренажа при создании аварийных ситуаций, что опять же снижает безопасность эксплуатации реактора.

Цель изобретения - увеличение эффективности реактора H повышение безопасности проведения процесса путем интенсификации перемешивания реакци анной массы, предотвращения отложения смолообраэных продуктов реакции в нижней части секции и на стенках 10 корпуса реактора.

Поставленная цель лостигается тем, что реактор для окисления углеводородов дополнительно снабжен соединенным с патрубком ввода жидкого углево-)5 дорода коллектором .с вертикальными трубками с соплами, расположенными ниже плоскости барботеров между боко. вой стенкой реактора и кольцом барбо. теров, и переливными карманами, верх- ур ний торец которых расположен ниже коллектора.

Также реактор снабжен соединенной с верхней частью патрубка ввода жидкого углеводорода газоотводной труб-, кой, нижний конец которой расположен ниже верхней кромки.переливного кармана и выше плоскости расположения барботеров.

На фиг. 1 показана верхняя секция реактора, разрез; на фиг. 2 - разрез

A-A на фиг. 1; на фиг. 3 — вид Б на фиг. 1,(нижняя часть опускной трубы, заканчивающаяся соплом).

Реактор представляет, собой вертикальный цилиндрический аппарат, содержащий корпус 1, по высоте которого установлены выгнутые вверх в виде . части сферы перегородки 2, разделяющие корпус на секции, в которых осу.ществляется процесс окисления. Реак- 40 тор снабжен штуцерами для ввода жидкого углеводорода 3 и кислородсодержащего газа (воздуха) 4, для вывода оксидата 5 и реакционных газов 6.

Разделительная сферическая перего- 45 родка 2 снабжена переточной газовой трубой 7 для отвода реакционных газов из нижележащей секций 8, Штуцер 3 для ввода жидкого углеводорода входит внутрь корпуса 1 реактора и снабжен двумя ответвлениями 9, выполненными в виде полуколец с заглушенными концами, и гаэоотводной трубкой 10, нижний конец которой расположен ниже верхнего края переливного кармана 11 и выше плоскости расположения барботеров 12 и 13. От ответвлений 9 вниз к днищу секции-отходят трубы 14, заканчивающиеся соплами 15, расположенными ниже плоскости барботеров 12 и 13 между стенкой корпуса 1 реактора и внешним кольцом барботеров 12. Кислородсодержащий газ на окисление через штуцер 4 и распределительную гребенку 16 подается в кольца барботеров

12 и 13 и через рабочие и дренажные 6З

946643

3, а с другой стороны, обеспечивает пробулькивание этих газов через барботажный слой, в результате чего газы освобождаются от содержащегося в них кислорода и не могут создать взрывоопасной концентрации в газовом 5 пространстве секции, что могло бы произойти при непосредственном выходе отделяющихся газов в это пространство. Кроме этого, небольшое количестВ0 >увлекаемого с отделившимися газами исходного жидкого углеводорода благодаря предлагаемому техническому решению попадает в зону наиболее интенсивного протекания реакции и не может проскочить в сливной карман, минуя зону реакции.

Основные достоинства предлагаемого реактора заключаются в том, что наличие ответвлений и загнутых труб с соплами для подачи жидкого углеводорода позволяет интенсифицировать перемешивание жидкости в нижней части и во всем объеме секции реактора, что приводит к- увеличению эффективности процесса окисления и снижению концентрации кислорода на выходе из реактора, препятствует отклонению и накоплению смолообразных продуктов на стенках и внутренних частях реактора, что увеличивает безопасность ведения процесса окисления. 30

Наличие газоотводной трубки, нижний конец которой опущен в газожидкостный слой, позволяет предотвратить снижение кинетической энергии вырывающихся из сопел струй жидкости и 35 полностью использовать ее на перемешивание и закручивание жидкости в реакторе.

Промышленные испытания предлагаемой конструкции в процессе окисления 4р циклогексана кислородом воздуха при скорости жидкости в соплах 15 6-8 м/с показали, что по сравнению с прототипом концентрация кислорода в отходящих газах снизилась с 3 до 0,6 od.Ú.

Таким образом, степень использования кислорода увеличилась с 85,7 до

97,15%. Тем самым съем продукции при одном и том же расходе воздуха и одинаковом объеме реактора увеличился на 13%.

Формула изобретения

1. Реактор для окисления углеводородов по авт. св. 9 791406, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения эффективности реактора и повышения безопасности проведения процесса путем интенсификации перемешивания реакционной массы, предотвращения отношения смолообразных продуктов реакции в нижней части секции и на стенках корпуса реактора, реактор снабжен соединенным с патрубком ввода жидкого углеводорода коллектором с вертикальными трубками с соплами, расположенными ниже плоскости барботеров между боковой стенкой реактора и кольцом барботеров, и переливными карманами, верхний торец которь/х расположен ниже коллектора.

2. Реактор по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения безопасности проведения процесса путем снижения концентрации кислорода в отходящих газах, реактор дополнительно снабжен соединенной с верхней частью патрубка ввода жидкого углеводорода газоотводной трубкой, нижний конец которой расположен ниже верхней кромки переливного кармана и выше плоскости расположения барботеров.

Источники игформации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство .СССР

9 791406, кл. B 01 J 10/00, 1976. 46643 юг f

Гид s

Составитель Э.Скачкова

Редактор A. Власенко ТехредЛ. Пекарь Корректор М. лароши

Заказ 5397/12 Тираж Х83 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4