Пристрій для введення газу до псевдозрідженого шару, реактор та спосіб одержання 1,2-дихлоретану

Пристрій для введення газу у псевдозріджений шар, що містить щонайменше одну газопідвідну трубу (2), розміщену під псевдозрідженим шаром, і/або щонайменше одну газопідвідну трубу (3), розміщену над 10. псевдозрідженим шаром, який відрізняється тим, що газопідвідна труба (2, 3) на своєму кінці має засіб для завихрення газового потоку. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що 11. засіб для завихрення газового потоку утворений щонайменше одним звуженням чи розширенням на виході труби. Пристрій за п. 2, який відрізняється тим, що звуження має щонайменше одну 12. крайку. Пристрій за п. 1, 2 або 3, який відрізняється тим, що засоби для завихрення газового потоку принаймні частково складаються із різі. 13. Пристрій за будь-яким з пп. 1-4, який відрізняється тим, що засоби для завихрення газового потоку мають щонайменше один буртик (6). Пристрій за будь-яким з пп. 1-5, який відрізняється тим, що засоби для (19) 1. 2 3 стосується способу оксихлорування етилену до 1,2-дихлоретану з використанням відповідного винаходові реактора із псевдозрідженим шаром. Реактори із псевдозрідженим шаром вміщують зазвичай насипний тонкозернистий твердий матеріал, який у здійснюваній реакції діє, як правило, як каталізатор. Речовини, що подаються до реактора для здійснення реакції, у найзагальнішому випадку є газами, так само, як і продукти реакції, що виводяться через верхню частину реактора. При цьому важливу роль в оптимальному проведенні реакції відіграють системи підведення і розподілу газів, за допомогою яких реагенти змішуються і вводяться в контакт із каталізатором. Псевдозріджений шар підведеними газами або інертним газом утримується у завислому стані, внаслідок чого його поведінка подібна до поведінки рідини. В разі проведення екзотермічних реакцій це полегшує відведення тепла до теплових агентів, які циркулюють у реакторі, наприклад, у таких вбудованих конструктивних елементах, як трубопроводи. З іншого боку, ендотермічні реакції можуть підтримуватися за допомогою спеціальних нагрівальних пристроїв, для чого можуть бути використані, нагрівальні панелі. Після проходження реагентів крізь псевдозріджений шар потік газу, що полишає псевдозріджений шар, захоплює з собою частинки псевдозрідженого шару, які з економічних та екологічних міркувань мають бути відокремлені і знову введені в псевдозріджений шар. Придатними пристроями для повернення частинок псевдозрідженого шару є, наприклад, відцентрові відокремлювачі і фільтри. Незважаючи на це, у більшості випадків не вдається відокремити усі частинки, причому зокрема втрачаються дрібнозернисті частинки (наприклад, пил каталізатора). Тому пов'язана із втратою частинок псевдозрідженого шару втрата каталізатора є суттєвою економічною проблемою. До того ж, каталізатори часто мають токсичні властивості або шкодять довкіллю, а їх відокремлення та ізоляція від продуктів реакції можуть спричинити значні витрати. Із викладеного вище витікає доцільність якомога кращого стримування утворення дрібнозернистих частинок. Відомо, що утворення дрібнозернистих частинок зумовлене в основному процесами перемелювання і тертя всередині псевдозрідженого шару, на охолоджувальних трубах і стінках реактора або в газотрубопроводах. Утворенню дрібнозернистих частинок псевдозрідженого шару може протистояти, наприклад, те, що частинки псевдозрідженого шару мають певну стійкість проти стирання. В разі нанесення каталізатора на несучий матеріал зносостійкість визначається в основному несучим матеріалом. Одначе з іншого боку використання зносостійких (твердих) частинок псевдозрідженого шару веде до зносу охолоджувальних труб і газотрубопроводів у реакторі. Внаслідок цього можливе зростання витрат на ремонт і зумовлені ремонтами простої. 81768 4 Тому задачею винаходу є розробка пристрою для покращеного введення газу в реактори із псевдозрідженим шаром, при застосуванні якого якомога меншими витратами можуть бути знижені втрати каталізатора, зумовлені його перемелюванням і винесенням газовими потоками. Ця задача вирішена у пристрої для введення газу в псевдозріджений шар, який містить щонайменше одну розміщену під і/або над псевдозрідженим шаром газопідвідну трубу (2, 3), який відрізняється тим, що газопідвідна труба (2, 3) перед і/або на її кінці має засоби для завихрення газу. Вигідні форми виконання винаходу відображені в залежних пунктах формули винаходу. Зокрема псевдозріджений шар може бути розміщений в реакторі, переважно у вертикальному реакторі з псевдозрідженим шаром. При цьому оболонка реактора може бути виконана у вигляді оболонки, що утримує тиск, для сприймання газу чи газів і щонайменше одного розміщеного в ній псевдозрідженого шару із твердих речовин у вигляді дрібних частинок. Відповідний винаходові пристрій для введення газу відрізняється тим, що газопідвідна труба чи газопідвідні труби виконані здатними створювати завихрення транспортованого газового потоку. Неочікувано виявилося, що степінь подрібнення каталізатора може бути значною мірою зменшений шляхом простої модифікації використовуваних зазвичай газопідвідних труб, в результаті якої транспортований газовий потік завихрюється. Можна припустити, що наслідком такого завихрення газового потоку є зміна профілю його швидкості на виході газопідвідної труби на користь зростання об'ємного потоку в зоні, прилеглій до стінки труби. Наприклад, завихрені газові потоки виходять із газопідвідних труб з профілем швидкості, приблизно сталим по їх поперечному перерізу. В разі розміщення газопідвідних труб під псевдозрідженим шаром внаслідок завихрення газового потоку і завдяки цьому - модифікації профілю швидкості об'ємного потоку значною мірою або й повністю усувається падіння частинок псевдозрідженого шару на краях газопідвідної труби/газопідвідних труб у ці труби і подрібнення в них з утворенням дрібнозернистих частинок, які можуть бути винесені із реактора. В разі розміщення газопідвідних труб над псевдозрідженим шаром також послаблюються ефекти утворення і винесення пилу. Зокрема завдяки цьому може бути досягнуте ослаблення ефекту зносу газопідвідних і охолоджувальних труб. Причину цього слід, вірогідно, шукати в тому, що газові бульбашки при витіканні газового потоку відхиляються вгору не безпосередньо. У вигідній формі виконання винаходу завихрення газового потоку, що транспортується газопідвідними трубами, зумовлене тим, що засоби завихрення газу -зокрема на їх оберненому до виходу кінці - утворюють звуження чи розширення розкриву труби. Це звуження може бути виконано, наприклад, у формі кільцевого 5 буртика, принаймні частково розміщеного на внутрішній поверхні газопідвідної труби. Так само звуження чи розширення розкриву труби може бути виконано у формі різі, нанесеної на її внутрішню поверхню. Особливо доцільним виявилося оснащення звуження щонайменше однією крайкою, зокрема гострою крайкою, тому що внаслідок цього покращується завихрення газового потоку. Крім того або додатково завихрювальні засоби можуть містити щонайменше одне сито і/або щонайменше одну турбулентну решітку і/або щонайменше одну дірчасту бленду. Засоби для завихрення газу можуть бути встановлені на кінці газопідвідної труби чи на кінцях газопідвідних труб і/або у напрямку потоку перед кінцем газопідвідної труби чи перед кінцями газопідвідних труб. Нижче винахід докладніше пояснюється з використанням прикладу виконання, представленого на ілюстраціях. На них схематично зображено: фіг.1. реактор із псевдозрідженим шаром, що містить звичайні газопідвідні труби для введення газових потоків у псевдозріджений шар; фіг. 2. реактор із псевдозрідженим шаром, що містить відповідні винаходові газопідвідні труби для введення газових потоків у псевдозріджений шар. Спочатку розглянемо фіг.1. На ньому зображений реактор із псевдозрідженим шаром, що містить стійку до тиску оболонку 1, псевдозріджений шар 4 і розміщений в ньому пристрій для введення газу в реактор. Пристрій для підведення газу містить велику кількість розміщених над псевдозрідженим шаром 4 газопідвідних труб 3 для введення газових потоків у псевдозріджений шар 4 зверху, а також велику кількість розміщених під псевдозрідженим шаром 4 газопідвідних труб 2 для введення газових потоків у псевдозріджений шар 4 знизу. Як видно на обох збільшених фрагментах газопідвідних труб, розміщених над і під псевдозрідженим шаром 4, у використовуваних згідно з рівнем техніки звичайних газопідвідних трубах по поперечному перерізу труб встановлюється в основному параболічний профіль швидкостей газового потоку. Зображений на фіг.1 реактор має діаметр 28см і висоту 2,3м. Тепер розглянемо фіг.2. На ньому зображений реактор із псевдозрідженим шаром, що містить відповідні винаходові газопідвідні труби для введення газових потоків, причому відмінність від реактора, зображеного на фіг. 1, полягає в тому, що газопідвідні труби пристрою для введення газових потоків відповідно до винаходу для завихрення газового потоку мають звуження розкриву труби. Для цього газопідвідні труби 2, 3 на їх обернених до виходу кінцях мають розміщений на внутрішній поверхні кільцевий буртик 6. Як видно на обох збільшених фрагментах газопідвідних труб, розміщених над і під псевдозрідженим шаром 4, завдяки наявності кільцевого буртика 6 досягається сплощення відомого для труб згідно з рівнем техніки параболічного профілю швидкостей на користь 81768 6 підвищення швидкості газового потоку біля краю труби. Профіль швидкості газового потоку, що виходить із газопідвідної труби, по поперечному перерізу труби є в основному плоским. Реактор із псевдозрідженим шаром згідно з фіг.2 особливо придатний для оксихлорування етилену, для прикладу описаного нижче. Під оксихлоруванням розуміють у загальному випадку перетворення алкену - в даному разі етилену - хлористим воднем і киснем або газом, що містить кисень, наприклад, повітрям, з утворенням насиченого хлорованого алкану - в даному разі 1,2-дихлоретану, називаного в подальшому EDC, згідно з рівнянням: С2Н4+2НСІ+1/2О2 -->СІ-СН2-СН2-СІ+Н2О Для проведення цієї реакції використовують каталізатор, наприклад, у формі хлориду міді(ІІ), нанесеного на частинки оксиду алюмінію. Частинки каталізатора мають, наприклад, середній діаметр близько 50мкм при загальному діапазоні діаметрів від 20 до 120 мкм. Насипна вага частинок становить близько 1600кг/м3. Під дією потоків циркуляційного газу і реакційного газу частинки каталізатора утворюють псевдозріджений шар. До відповідного винаходові реактора із псевдозрідженим газом згідно з фіг.2 подають нагріті до температури 150°С реагенти у газоподібній формі. При цьому суміш, що складається із 63Нм3/год хлористого водню і 17Нм3/год кисню, через розміщені над псевдозрідженим шаром 4 газопідвідні труби 3 підведена до шару каталізатора. Суміш, що складається із 32 Нм3/г етилену і 60 Нм3/г технологічного циркуляційного газу, з температурою 150 °С під тиском 4,7 бар підведена через розміщені під псевдозрідженим шаром 4 газопідвідні труби 2 до псевдозрідженого шару 4 каталізатора. Середня швидкість газового потоку в газопідвідних трубах 2 становить 1,3м/с, а у газопідвідних трубах 3 середня швидкість становить 1,0м/с. У нижній частині псевдозрідженого шару 4 розподілені по поперечному перерізу реактора реагенти змішуються у так званій змішувальній зоні і екзотермічно реагують на каталізаторі. Утворене при цьому тепло реакції у кількості 238,5кДж/моль через (не зображені) охолоджувальні труби відводиться до теплоносія. Температура реакції становить 232°С, тиск 4,2бар. Як показали вимірювання кількості частинок псевдозрідженого шару до і після перетворення, втрата каталізатора внаслідок подрібнення і винесення частинок витікаючим газовим потоком становить близько 7,6 г на тонну EDC. Порівняльний приклад Для порівняння було здійснене оксихлорування етилену з отриманням EDC за однакових інших умов у звичайному реакторі із псевдозрідженим шаром згідно з фіг.1. Як показали вимірювання кількості частинок, втрата каталізатора становила близько 48г на тонну EDC, тобто у 7 разів більше, ніж у реакторі згідно з винаходом. 7 81768 8