Пристрій для оксихлорування

1 Пристрій для оксихлорування, що містить реаісгор (1), нижній обмежувач (2) для псевдозрідженого шару (3) каталізатора, газопровід (розподільні труби) (4), розташовані вище обмежувача (2) і всередині псевдозрідженого шару (3) каталізатора, із соплами (5), при цьому сопла (5) входять в труби (6), газопровід (7), розташований нижче обмежувача (2), і труби (8), що проходять через обмежувач (2), який відрізняється тим, що сопла (5) розподілені по всьому поперечному перерізу реактора (1), і труби (6) пропускають вихідний потік газу переважно в протитечії з потоком газу, що створює псевдозріджений шар каталізатора, при цьому простір між верхніми кінцями труб, які проходять через обмежувач (2) труб (8), і нижніми кінцями труб (6), у які входять сопла (5), утворює зону змішування, що має розміри, при яких уже відбувається змішування кожного з компонентів реакцій з каталізатором, які виходять із цих труб, причому виключається зона змішування від 25 до 300 мм 2 Пристрій за п 1, який відрізняється тим, що містить труби (8), які проходять через обмежувач (2), у яких нижче обмежувача (2), але вище нижніх КІНЦІВ труб (8) розташовані сопла (9) 3 Пристрій за п 2, який відрізняється тим, що сопла (9) розташовані на відстані від верхніх КІНЦІВ труб (8), що забезпечує рівномірний розподіл швидкості спрямованих нагору струменів газу із сопел (9) до верхнього кінця труби (8) по відповідному поперечному перерізу труб (8) 4 Пристрій за п 3, який відрізняється тим, що сопла (9) розташовані на відстані, приблизно, одного діаметра труби (8) від нижнього кінця труби (8) 5 Пристрій за п 1, який відрізняється тим, що труби (6) виконані такої довжини, що забезпечують рівномірний розподіл швидкості спрямованих донизу струменів газу із сопел (5) до нижнього кінця труби (6) по відповідному поперечному перерізу труб (6) 6 Пристрій за п 1 або 5, який відрізняється тим, що сопла (5) мають різні діаметри, завдяки чому КІЛЬКІСТЬ газу рівномірно розподіляється по всьому поперечному перерізу реактора (1) 7 Пристрій за будь-яким з пп 1-6, який відрізняється тим, що простір між верхніми кінцями труб (8) і нижніми кінцями труб (6) виконаний з розміром, що забезпечує відсутність ерозії труб (4, 6, 8), а також нижнього обмежувача (2) Під «оксихлоруванням» розуміють перетворення етилену з хлористим воднем і киснем або кисневмісним газом, причому одержують 1,2-дихлоретан (ДХЕ) При цьому в якості хлористого водню звичайно використовують хлористий водень, що утворюється при термічному розчепленні ДХЕ у вінілхлорид Для оксихлорування застосовуються між іншим каталізатори, які утримують на таких пилевидних підкладинках, як окис алюмінію, галогеніди металів, переважно хлорид МІДІ При цьому частки каталізаторів мають середній діаметр, приблизно, 50 мкм і утворюють псевдозріджений шар, утворюваний або лише потоками реакційного газу, який у разі потреби містить інертний газ, або до датково циркулюючим потоком У цьому способі тепло реакції розподіляється в псевдозрідженому прошарку і відводиться на поверхнях охолодження, причому в реакторі з псевдозрідженим прошарком досягається рівномірний розподіл температури При цьому частинки каталізатора мають високу тривкість на стирання Ця властивість забезпечується переважно матеріалом носія, для чого поряд із уже названим окисом алюмінію застосовується також кремнієва кислота, кизельгур або пемза При недостатній тривкості на стирання частинки каталізатора стираються, особливо потоками газу, і пил носія каталізатора, яка виникає при цьому, виноситься потоком газу, спрямованим нагору з реактора для оксихлорування При цьому Зоя О (О ю о 42056 має місце не тільки втрата каталізатора, але і підвищене зношення апаратури З іншого боку, застосування тривкого на стирання матеріалу носія викликає підвищене зношення газопровідних пристроїв, що призводить до їхньої часткової заміни, що пов'язано зі значними витратами і додатковими затратами у зв'язку з перериванням процесу виробництва Поряд із необхідністю знайдення оптимуму між стабільністю частинок каталізатора і зношення, яке зумовлюється ними, потрібно також звертати увагу ще й нате, що частинки каталізатора не повинні спікатися одна з одною, тому що обумовлена цим агломерація призводить до порушення псевдозрідженого шару Наслідком цього міг би бути нерівномірний розподіл температури в псевдозрідженому шарі з ВІДПОВІДНИМ несприятливим ходом реакції, а також у деяких випадках закупорки у вузьких місцях апаратури, наприклад, у циклонах для збору пилу вище псевдозрідженого шару або в стояках для повернення пилуз цього циклону в псевдозріджений шар Ця схильність до агломерації залежить, поряд із природою каталізатора і його розподілу на носи каталізатора, зокрема, від концентрації реакційного газу в псевдозрідженому шарі З ЕР-А-0 446379 відомий реактор для одержання а-Р-ненасичених нітрилів, у нижній частині якого знаходиться горизонтально розташований ПІДВІД газу для олефіну або третинного бутилового спирту, причому на нижній стороні підводу газу розташована велика КІЛЬКІСТЬ сопел, а також інший ПІДВІД газу для кисневмісного газу, що розташований нижче паралельно другому ПІДВОДОВІ газу, причому відстань між обома підводами газу становить від 25 до 300 мм Більш коротка відстань може призвести до порушень газових потоків внаслідок небажаної реакції, у той час як при великих відстанях олефін або, ВІДПОВІДНО, третинний бутиловий спирт змішуються з газом, що містить кисень, у недостатньому ступені, що знижує вихід нітрилу З патентної заявки Великобританії GB-A1 265770 відомий реактор для здійснення реакцій із рухливим шаром каталізатора і розподілювальноі плити в нижній частині реактора, під яким знаходиться один ПІДВІД газу і по периферії кожуха реактора вище і поруч із розподілювальною плитою знаходиться другий ПІДВІД газу Завдяки цьому другому ПІДВОДОВІ газу каталізатор не осаджується в периферійній області Цей запобіжний захід особливо служить тому, що КІЛЬКІСТЬ каталізатора не зменшується Усередині рухливого шару можна передбачити ще один ПІДВІД газу, розташований у нижній частині реактора, щоб здійснити хороше перемішування компонентів реакції в масі рухливого шару З публікації WO 94/19099 Міжнародної заявки відомий пристрій для оксихлорування, що характеризується реактором 1, нижнім обмежувачем 2 для псевдозрідженого шару каталізатора 3, газопроводом (розподільною трубою) 4, що має сопла 5, причому сопла 5 входять у труби 6, що надають вхідному потокові газу горизонтальну компоненту в напрямку потоку і газопровід 9 під обмежувачем 2 ВІДПОВІДНО ДО кращих форм виконання вказані труби, у які входять сопла, мають на КІНЦІ ВІДХИЛЯЮЧІ пристрої з вихідними отворами, або ці труби спрямовані під кутом нагору, або в горизонтальному напрямку, або під кутом донизу і ці труби вільно закінчуються в шарі каталізатора, або ці труби, або ВИХІДНІ отвори сусідніх труб розташовані таким чином, що ВИХІДНІ газові струмені зустрічаються не фронтально один з одним і/або із сусідньою трубою ВІДПОВІДНО ДО ІНШИХ кращих форм крізь обмежувач проходять труби, у яких нижче від обмежувача, але вище від нижнього кінця пропущених через нього труб розташовані сопла, причому переважно ці сопла розміщені нижче половини довжини ВІДПОВІДНИХ труб, зокрема, на відстані приблизно одного діаметра труби від нижнього кінця Було виявлено, що в цьому відомому пристрої при тривалому використанні і високій пропускній спроможності, тобто при високих швидкостях газу, у газопровідних місцях відбувається певне стирання Далі несподіваним чином було з'ясовано, що це стирання не відбувається взагалі або спостерігається лише значно меншою мірою, коли по трубах, у які входять сопла, пропускають вихідний газ, в основному проти потоку газу, який утримує каталізатор у вигляді псевдозрідженого шару Таким чином, винахід стосується пристрою для оксихлорування, що ВІДПОВІДНО ДО винаходу характеризується тим, що він має - реактор 1, - нижній обмежувач 2 для псевдозрідженого шару каталізатора З, - газопровід (розподільну трубу) 4, розташований вище обмежувача 2 і усередині псевдозрідженого шару 3 каталізатори, із соплами 5, розподіленими по всьому поперечному перерізі реактора 1, - причому сопла 5 входять у труби 6, по яких підводять вихідний потік газу, в основному, у протитечії з потоком газу, що створює псевдозріджений шар каталізатора, і - трубопровід 7, розташований нижче обмежувача 2 Переважно пристрій ВІДПОВІДНО ДО винаходу виконаний таким чином, що КІЛЬКІСТЬ труб 8 дорівнює числу труб 6, рівномірно розподілених одна відносно іншої по всьому поперечному перерізі реактора 1 Завдяки співвісьності кожної із труб 8 і 6 забезпечується ВІДПОВІДНІСТЬ кількостей реагуючих один з одним газів з труб 8 і 6 У іншому варіанті виконання пристрою ВІДПОВІДНО до винаходу така сама КІЛЬКІСТЬ труб 8 і 6 розташовані із зміщенням одна відносно другої Така геометрія обумовлює можливо більш низьку ерозію труб 6 завдяки висхідному потокові газу з труб 8 За допомогою такого розташування досягається негайний і безпосередній контакт із каталізатором реагентів, що виходять із труб 8 і 6 у псевдозріджений шар каталізатора 3 Внаслідок цього гарантується здійснення цільової реакції з утворенням ДХЕ, а також пригнічення побічних реакцій, як наприклад, згоряння етилену з киснем Інша форма виконання цього пристрою дає велику свободу для його розрахунку і конструктивного виконання При цьому КІЛЬКІСТЬ труб 6 відрізняється від КІЛЬКОСТІ труб 8 Тут також є важливим 42056 можливо більш рівномірний розподіл цих труб по поперечному перерізі реактора 1 Ця форма дає можливість змінити КІЛЬКІСТЬ труб 6 у наявному реакторі без одночасної підгонки труб 8, що означало б великі витрати Далі винахід пояснюється більш докладно за допомогою прикладу Приклад Застосовують апаратуру ВІДПОВІДНО ДО фіг 1 До реактора 1, що має діаметр 2,8 м і висоту 26 м, підводять газоподібні компоненти реакції, попередньо нагріті до температури 160°С Суміш із 5974 кг/год хлористого водню і 1417 кг/год кисню подають по трубопроводі 4 через сопла 5 і труби 6 у псевдозріджении шар каталізатора 3 Сопла 5 мають різні діаметри, завдяки чому досягається можливо більш рівномірний розподіл газу по всіх соплах 5 і тим самим по всьому поперечному перерізі реактора 1 Діаметр сопел збільшується в напрямку потоку в трубопроводі 4 від 8,6 мм до 9,3 мм і потім до 10 мм для компенсації різних втрат тиску уздовж газопроводу до ВІДПОВІДНИХ сопел 5 Труби 6 із внутрішнім діаметром 40 мм мають довжину 300 мм Через трубопровід 7 і труби 8 із соплами 9 через нижній обмежувач 2 протікає 2380 кг/г етилену У реакторі 1 у якості каталізатора знаходиться хлорид МІДІ (II) на носи - окису алюмінію у вигляді псевдозрідженого шару каталізатора З У цей псевдозріджении шар уводять вищезгадані компоненти реакції Для псевдозрідження шару через газопровід 7 і труби 8, що проходять через нижній обмежувач 2, у реактор 1 додатково подають циркулюючий потік газу, що має швидкість 8780 кг/год Верхні КІНЦІ труб 8 з'єднані з нижнім обмежувачем 2 Відстань між цим нижнім обмежувачем і нижніми кінцями труб 6 становить 400 мм На цій ДІЛЯНЦІ реагенти розподіляються по поперечному перерізі реактора і тим самим утворюються зони змішування кожного компонента реакції з каталізатором Етилен і газ, що циркулює, протікають у реакторі знизу нагору На цьому шляху вони зустрічаються з хлористим воднем і киснем і реагують у контакті з вищевказаним каталізатором до ДХЕ і води Теплота реакції, що виділяється при цьому, яка становить 238,5 кДж/моль, відводиться через псевдозріджении шар З каталізатора і шланг охолодження 12, у якому випаровується вода при температурі 183°С Температура реакції становить 225°С при надлишковому тиску в реакторі, який дорівнює 3,2 бар Потік газу у верхній частині реактора, що складається з продуктів реакції і газу, що циркулює, виходить із реактора 1 через три циклони для подальшої переробки (на кресленні не показано) Три циклони, включені послідовно, служать для збору вилученого пилевидного каталізатора з потоку газу у верхній частині реактора поверх псевдозрідженого шару каталізатора 42056 • :.•.-.•.•• M : - . . : v . - . . ( . : . ,-v ; • • • • • - : 7 Тираж 50 екз. Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000, м. Ужгород, вул. Гагаріна, 101 (03122) 3 - 7 2 - 8 9 (03122) 2 - 5 7 - 0 3 42056