SU1699585A1 - Барботажный противоточный колонный реактор - Google Patents

Барботажный противоточный колонный реактор Download PDF

Info

Publication number
SU1699585A1
SU1699585A1 SU894796905A SU4796905A SU1699585A1 SU 1699585 A1 SU1699585 A1 SU 1699585A1 SU 894796905 A SU894796905 A SU 894796905A SU 4796905 A SU4796905 A SU 4796905A SU 1699585 A1 SU1699585 A1 SU 1699585A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
section
gas
reactor
holes
liquid
Prior art date
Application number
SU894796905A
Other languages
English (en)
Inventor
Анатолий Ефимович Круглик
Марк Семенович Бродский
Юрий Васильевич Моисеенко
Original Assignee
Московское научно-производственное объединение "НИОПИК"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Московское научно-производственное объединение "НИОПИК" filed Critical Московское научно-производственное объединение "НИОПИК"
Priority to SU894796905A priority Critical patent/SU1699585A1/ru
Application granted granted Critical
Publication of SU1699585A1 publication Critical patent/SU1699585A1/ru

Links

Landscapes

  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Description

1
(21)4796905/26 (22)27.12.89 (46)23.12.91. Бюл. №47
(71)Московское научно-производственное обьединение НИОПИК
(72)А.Е.Круглик, М.С.Бродский и Ю.В.Мои- сеенко
(53)66.023 (088,8)
(56)За вка ФРГ N 2634785, кл. В 01 J 1/00, 1976.
За вка ФРГ Ms 2157736, кл. B01J 8/22, 1971.
Патент ГДР № 70861, кл. В 01 J 1/00, 1968.
(54)БАРБОТАЖНЫЙ ПРОТИВОТОЧНЫЙ КОЛОННЫЙ РЕАКТОР
(57)Изобретение относитс  к химической промышленности, а именно к аппаратам дл  проведени  химического взаимодействи  труднорастворимого в сплошной фазе газа с жидкостью или суспензией, может быть использовано, например, дл  жидкофазного окислени  алкилароматических углеводородов кислородом или воздухом и позвол ет повысить производительность реактора за счет улучшени  гидродинамических параметров взаимодействи  труднора- створимого газа с жидкостью или суспензией. Барботажный противоточный колонный реактор дл  непрерывного взаимодействи  систем газ - жидкость и газ - жидкость - твердое содержит корпус, расположенные по его высоте перфорированные тарелки со встроенными в них переточными трубками. При этом живое сечение отверстий в тарелке составл ет 0,1- 1,0%, а рассто ние между тарелками составл ет 1,5-2,9 внутреннего диаметра корпуса. Отношение сечени  трубки к живому сечению отверстий в тарелке составл ет 1-5. Переточна  трубка может быть выполнена с отверсти ми на боковой поверхности трубки, расположенной над тарелкой, живое сечение которых составл ет не менее 50% сечени  трубки. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.
Изобретение относитс  к аппаратам химической промышленности, предназначенным дл  проведени  непрерывных гетерогенных химических процессов, а именно химического взаимодействи  труднорастворимого диспергированного в сплошной фазе газа с жидкостью (г-ж) или суспензией (г-ж-тв), и может быть использовано , например, дл  жидкофазного окислени  алкилароматических углеводородов кислородом или воздухом.
Известен противоточный колонный реактор , секционированный перфорированно ми тарелками. Газ подают снизу вверх. Направленна  в противотоке газу жидкость или суспензи  проходит вниз исключительно через отверсти  в тарелках, живое сечение которых составл ет 10-40%. Диаметр отверстий более 5 мм (предпочтительно 10 мм), а рассто ние между тарелками составл ет менее двух внутренних диаметров колонны (предпочтительно 0,5). Реактор работает в так называемом затопленном барботажном режиме, когда достигаетс  максимально возможное заполнение аппарата газожидкостным слоем.
О
о о
СП
со ел
Недостатком данного реактора  вл етс  то, что он не работает эффективно при незначительных нагрузках по газу, т.е. при проведении медленных реакций с труднорастворимыми газами. Это объ сн етс  невысоким газосодержанием и поверхностью контакта фаз, ввиду большого живого сечени  и диаметра отверстий на тарелках. Кроме того, этот реактор характеризуетс  высокой удельной металлоемкостью, а узкий спектр распределени  времени пребывани  достигаетс  только за счет размещени  по высоте значительного числа тарелок,
Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  колонный реактор дл  проведени  непрерывных гетерогенных химических процессов в системах г-ж, и г-ж-тв при про- тивоточном движении фаз. Реактор имеет корпус, в котором по высоте размещены перфорированные тарелки с переливными трубками. Живое сечение отверстий тарелки составл ет 1,1-3,5% при размерах отверстий 2 мм и более. Отверсти  в тарелке равномерно распределены по тарелке, кроме площади, ограниченной контуром определенного сечени , размещенной над тарелкой переливной трубки вышерасположенной тарелки, диаметр которого св зан в определенном соотношении с рассто нием выходного усть  трубки от тарелки. Переливные трубки имеют определенную высоту над тарелкой и расположены так, что переливна  грубка на нижерасположенной тарелке размещена на стороне, противоположной размещению переливной трубки вышерасположенной тарелки.
В предлагаемом реакторе рассто ние между тарелками равно 2,9 внутреннего диаметра колонны. Переливна  трубка на тарелке обеспечивает преимущественно противоток жидкости или суспензии через свое сечение, но кроме того, основным ее назначением  вл етс  поддержание уровн  жидкости или суспензии с диспергированным в них газом на соответствующей тарелке . При непрерывной работе аппарата уровень заполнени  его и расход сплошной фазы осуществл ютс  корректировкой по уровню перелива в нижней секции на выходе сплошной фазы из реактора.
Недостатком известного реактора  вл етс  неполное заполнение рабочего объема аппарата газожидкостной смесью, так как уровень заполнени  определ етс  высотой переливной трубки над тарелкой, что часто нежелательно, так как снижаетс  удельна  производительность реактора. Кроме того, применение переливной трубки при противотоке сводит к минимуму обратное перемешивание сплошной фазы, делает максимально узким спектр ее времени пребывани  в секционированном аппарате, увеличива  степень превращени  и выход
целевых продуктов при многостадийных реакци х. Однако наличие свободного газового объема в секции, образуемой двум  близрасположенными тарелками, способствует неравномерности перемешивани  газа , снижает движущую силу массопередачи, что ведет к понижению эффективности реактора . В известном реакторе свободный газовый объем составл ет от 20 до 50% объема рассто ни  между близрасположенными тарелками, следовательно, должно быть существенное снижение эффективности процесса, особенно при проведении реакций с труднорастворимыми газами.
Кроме того, недостатком известного реактора  вл етс  сложность равномерного поддержани  распределител  твердой фазы по высоте колонны, особенно при повышенных ее концентраци х в жидкости. Дл  равномерного перетока суспензии оттарелки к тарелке через переливные трубки необходимо поддержание одинаковой концентрации ее на входе в переливную трубку и по высоте сло  на тарелке, что может быть достигнуто только при интенсивном псевдоожижении, т.е. при относительно высоких нагрузках по газу, что не всегда желательно, особенно при поглощении и реакции с труднорастворимыми газами , так как при этом увеличиваетс  проскок
газа.
Известны пр моточные секционированные аппараты, работающие при полном заполнении газожидкостной смесью и имею щие уменьшенное живое сечение отверстий на тарелках в сравнении с известными устройствами. Однако эти аппараты непригодны дл  проведени  противоточных химических процессов ввиду невозможности стабилизации противоточного движени  потоков даже при невысоких нагрузках фаз.
Известь а также противоточна  секционированна  колонна с переливными трубками дл  проведени  реакций в системе г-ж.
Одна ко это устройство, как и описанные известные;работает при неполном заполнении газожидкостной смесью рассто ни  между близрасположенными тарелками и при большем живом сечении отверстий на
тарелке.
Целью изобретени   вл етс  повышение эффективности и производительности реактора за счет улучшени  гидродинамических параметров взаимодействи  труднорастворимого газа с жидкостью или суспензией .
В колонном реакторе, содержащем корпус , расположенные по его высоте перфорированные тарелки со встроенными в них переточными трубками, живое сечение отверстий в тарелках составл ет 0,1-1,0%, рассто ние между тарелками составл ет 1,5-2,9 внутреннего диаметра корпуса, при этом отношение сечени  переливной трубки к живому сечеаию отверстий в тарелке составл ет 1-5. При этом возможно выполнение части переточной трубки, расположенной над тарелкой, с отверсти ми на боковой поверхности, живое сечение которых составл ет 30-50% сечени  трубки.
На фиг.1 представлен реактор, общий вид; на фиг.2 - корпус реактора, разрез; на фиг.З - разрез А-А на фиг.2; на фиг.4 - зависимость газосодержани  от линейной скорости газа; на фиг.5 и 6 - изменение мощности дозы излучени  при вводе радиоактивного индикатора в реактор дл  получени  характеристик спектра распределени  времени пребывани  и предельного перемешивани 
Колонный реактор содержит корпус 1, разделенный на реакционные секции 2 с помощью перфорированных тарелок 3. Кажда  тарелка имеет переточную трубку 4. причем переточна  трубка на нижерасположенной тарелке расположена на стороне, противоположной размещению переточной трубки вышерасположенной тарелки (фиг.2). Тарелки выполнены с отверсти ми, живое сечение которых составл ет , при этом рассто ние между близлежащими тарелками составл ет 1,5-2 внутреннего диаметра корпуса. Реактор на выходе реакционной массы снабжен уткой 5 или 17. Переточна  трубка может быть выполнена с боковыми отверсти ми 6 на части ее, расположенной над тарелкой. Площадь сечени  этих отверстий должна составл ть 30-50% от сечени  трубки. Отверсти  на тарелках 7 равномерно распределены по поверхности, за исключением места на тарелке, куда выходит устье переточной трубки вышераспо- ложенной тарелки, чтобы исключить попадание пузырьков воздуха в трубку. Площадь сечени  переточной трубки составл ет в 2-6 раз больше площади живого сечени  отверстий на тарелке.
Реактор работает следующим образом.
Газовую фазу подают противотоком жидкости или суспензии снизу колонны, первоначально диспергиру  его газораспределительной решеткой 8, в первую секцию и отвод т после прохождени  и диспергировани  через все секции колонны , через сепарационный обьем 9 и далее а холодильник 10, фазоразделитель 11, где сконденсировавшиес  пары возвращаютс  в колонну через штуцер 12, а остаточный газ 5 - на выход 14. Прореагировавшую жидкость или суспензию, поступающую сверху колонны , отвод т снизу, причем жидкость отвод т через штуцер 13, утку 5, а при работе с суспензией - через наполнитель 15 из цир0 кул ционного контура насосом 16 через утку 17. При малых нагрузках по газу наиболее интенсивное газосодержание, а следовательно , и развита  поверхность контакта фаз, осуществимо в предлагаемом реакторе
5 при живом сечении отверстий на тарелке менее 1 и 0,1%, при этом скорость газа в отверсти х более 2 и менее 5 м/с, а диаметр отверстий составл ет 1,2-2,0 мм.
На фиг.4 дана зависимость газосодер0 жани  в секционированном реакторе от линейном скорости газа в системе воздух - уксусна  кислота при живом сечении отверстий в тарелке 0,65%, диаметре отверстий 1,3 мм, полученна  обработкой измерений
5 стационарного ввода метки радиоактивного криптона-85 (кривые 1 и 2- секционированна  колонна, число секций 4; крива  3 - известна  колонна, число секций 4; крива  4 - пола  колонна, жидкость). Дл  условий
0 ведени  реакции с труднорастворимыми газами , когда необходим незначительный расход газа, а врем  пребывани  жидкости или суспензии на несколько пор дков больше времени пребывани  реакционного газа, га5 зосодержание при малых линейных скорост х газа даже возрастает при увеличении времени пребывани  жидкости и выше, чем в известном реакторе, и тем более, чем в полой барботажной колонне.
0При одинаковом числе секций в секционированной колонне спектр времени пребывани  фаз в предлагаемом изобретении . более узкий, чем в известном реакторе, а следовательно, снижено пр мое и обратное
5 перемешивание, что доказано обработкой измеренных кривых отклика при вводе ме- ттк радиоактивного золота-195(дл  жидкой и твердой фаз) и радиоактивного криптона- 85 (дл  газовой фазы) (фиг.5, при системе
0 воздух-уксусна  кислота- карбоновые кислоты , где крива  1 - секционированна  колонна , число секций 4, жидкость; крива  2 - то же, тверда ; крива  3 - известна  колонна , число секций 4, твердое; крива  4 - по5 ла  колонна, жидкость; фиг.б; при системе воздух - уксусна  кислота, где крива  1 - секционированна  колонна,число секций 4; крива  2 - известна  колонна, число секций 4; крива  3 - пола  колонна). Особенно уменьшено обратное перемешивание по
газовой фазе. Узкий спектр времени пребывани , а следовательно, минимальное пр мое и обратное перемешивание обеспечивают применение переточной трубки с отношением ее сечени  к живому сечению отверстий в тарелке, равном от 2 до б, в совокупности с уменьшенным, в сравнении с известным изобретением, живым сечением отверстий в тарелке. Это создает практически беспровзльный режим работы тарелки, а максимально возможное заполнение секции газожидкостным однородным слоем смещает смешение газовой фазы в сторону сужени  спектра времени пребывани  по высоте колонны. Применение боковых отверстий на части переточной трубки, расположенной над тарелкой, способствует уменьшению размыва спектра времени пребывани  твердой фазы в колонне, если даже на тарелке не достигаетс  однородное псевдоожижение по ее высоте, поскольку переток фазы происходит из различных сечений по высоте сло  из тарелке.
Увеличение живого сечени  отверстий сверх указанного предела при малых нагрузках по газу ведет к снижению газосодержани , а его дальнейшее уменьшение - к резкому уменьшению поверхности контакта фаз, увеличению обратного перемешива- ни . Причем, при увеличении живого сечени  отверстий при малых нагрузках по газу усиливаетс  неравномерность псевдо- ожижени  твердой фазы, ее провал через отверсти . Увеличение отношени  сечени  переточной трубки к живому сечению отверстий сверх указанного предела улучшает равномерность распределени  подачи газа на тарелку, а следовательно, ухудшаютс  гидродинамические характеристики газо- жмдкостного сло  на тарелке; уменьшение этого отношени  ведет к увеличению обратного перемешивани  фаз.
При рассто нии между тарелками 1,5 2,9 диаметра аппарата наблюдаетс  стабилизаци  гидродинамических характеристик в секции. Причем, дальнейшее увеличение этого отношени  не вли ет на стабилизацию и даже приводит к ухудшению некоторых гидродинамических характеристик.
Часть переточной трубки, расположенной над тарелкой, может быть выполнена с отверсти ми на боковой поаерхности, живое сечение которых составл ет 30-50% сечени  трубки.
Такое соотношение обеспечивает равномерный переток суспензии с вышележащей тарелки на нижележащую путем равномерного отвода ее с различного сечени  газожидкостного сло . При значении этого соотношени  менее 30% не может
быть обеспечено равномерное псевдоожижение . При величине этого соотношени  более 50% возможен обратный заброс газовой фазы на нижележащую тарелку.
Пример1,В реактор диаметром 200
мм, общей высотой 2,5 мм и высотой рабочей части реактора 1,75 м, имеющей четыре секции, образуемые перфорированными тарелками с живым сечением отверстий 0,1%
0 и их диаметром 1,3 мм, с рассто нием между близлежащими тарелками 438 мм, с расположенными на тарелках переточными трубками с диаметром 15 мм (отношение сечени  трубки к живому сечению отверсти 
5 5,5, отношение рассто ни  между тарелками и внутреннему диаметру аппарата 2,2), подают сверху аппарата непрерывно через штуцер А (фиг. 1) 20%-ный раствор о-хлорто- луола з уксусной кислоте с расходом 17 кг/ч.
0 Противотоком снизу колонны через штуцер В подают непрерывно воздух в количестве 5 им /ч. Жидкофазное окисление о-хлорто- луола провод т при средней температуре по секци м 150°С, которую поддерживают с
5 помощью встроенного по высоте U-обраэ ного теплообменника подачей в него воды, при давлении в аппарате 16,9-Ю5 Па. Реакционную массу отвод т от реактора через утку и штуцер Г, а остаточную газовую фазу
0 с парами после конденсации паров в холодильнике , отделении конденсата в фазораз- делителе и возвращении конденсата в аппарат - через штуцер Д, В предлагаемом реакторе содержание кислорода на выходе
5 составл ет 6,4 об.%, степень превращени  исходного о-хлортолуола 99,9%, а выход о- хлорбензойной кислоты 97,3%. Производительность составл ет 61 кг/ч на 1 м рабочего обьема по о-хлорбеизойной кислоте.
0 П р и м е р 2 (сравнительный по известному ). В реакторе с размерами по примеру 1, но с живым сечением отверстий на тарелке 2,5%, при диаметре отверстий на тарелке 3 мм, рассто нии между тарелками 600 мм
5 (при отношении рассто ни  между тарелками к диаметру аппарата, равном 3), с переливной трубкой диаметром 25 мм (отношение сечени  трубки к живому сечению отверстий 0,8), с высотой трубки над
0 тарелкой, равной 0:5 высоты секции, провод т окисление 20%-ного раствора о-хлортолуола в уксусной кислоте. Расход жидкой фазы составл ет 11 кг/ч, а воздуха 4,2 нм /ч, Режимные параметры и ход
5 ведени  процесса аналогичны примеру 1, но отвод реакционной массы осуществл ют через штуцер непосредственно, исключив утку. Содержание кислорода на выходе составл ет 9,7 об.%, степень превращени  90,5%. Производительность 38 кг/ч на 1 м3
реакционного рабочего объема (или 19 кг/ч на 1 м3 полного объема рабочей части реактора ).
Таким образом, применен 1 секционированного колонного реактора с переточ- нымм трубками, работающего при максимально возможном заполнении аппарата с указанным соотношением параметров конструктивных элементов, позвол ет улучшить гидродинамические характеристики , что повышает производительность и показатели эффективности гетерогенной реакции, преимущественно дл  многостадийных процессов с груднорастворимыми реакционными газами

Claims (2)

  1. Формула изобретени  1. Барботажный противоточный колонный реактор дл  непрерывного взаимодействи  системы газ - жидкость и газ - жидкость - твердое, содержащий корпус,
    5
    0
    расположенные по его высоте перфорированные тарелки со встроенными в них переточными трубками, отличающийс  тем, что, с цепью повышени  производительности и эффективности реактора за счет улучшени  гидродинамических параметров взаимодействи  труднорастворимого реакционного газа с жидкостью или суспензией, живое сечение отверстий в тарелках составл ет 0,1-1,0%, рассто ние между тарелками составл ет 1,5-2,9 внутреннего диаметра корпуса, при этом отношение сечени  пере- точ«ой трубки к живому сечению отверстий в тэрелке составл ет 1-5.
  2. 2. Реактор по п. 1,отличающийс  тем, что часть переточной трубки, расположенной над тарелкой, выполнена с отверсти ми на боковой поверхности, живое сечение которых составл ет 30-50% сечени  трубки.
    Ю
    -
    - -2
    -Z
    v-8
    Wy cov год to o
    Ј 2Пф
    ЬЖф
    год
    ъ
    S
    s
    t
    I
    §
    i
    -W
    ггпф
    гфгс ге
    I I
    iiyio c oCvCs
    7SS/S////S/Tif
    У
    ШВД
    a
    т
    Т5
    98Q6691
    700
    200 300 Фие.д
    ZOO rtMM
    WO
    500 Ъсек
SU894796905A 1989-12-27 1989-12-27 Барботажный противоточный колонный реактор SU1699585A1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU894796905A SU1699585A1 (ru) 1989-12-27 1989-12-27 Барботажный противоточный колонный реактор

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU894796905A SU1699585A1 (ru) 1989-12-27 1989-12-27 Барботажный противоточный колонный реактор

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1699585A1 true SU1699585A1 (ru) 1991-12-23

Family

ID=21499111

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU894796905A SU1699585A1 (ru) 1989-12-27 1989-12-27 Барботажный противоточный колонный реактор

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1699585A1 (ru)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2153928C2 (ru) * 1997-10-14 2000-08-10 Аджип Петроли С.П.А. Реактор для химических реакций в трехфазных системах
RU2189857C2 (ru) * 1996-07-26 2002-09-27 Энститю Франсэ Дю Петроль Способ и устройство для функционирования пузырьковой реакционной колонны с трехфазной реакционной средой с применением для синтеза фишера - тропша
RU2411076C2 (ru) * 2005-10-21 2011-02-10 Линде Аг Барботажный колонный реактор с устройством определения уровня и способ определения уровня в нем

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2189857C2 (ru) * 1996-07-26 2002-09-27 Энститю Франсэ Дю Петроль Способ и устройство для функционирования пузырьковой реакционной колонны с трехфазной реакционной средой с применением для синтеза фишера - тропша
RU2153928C2 (ru) * 1997-10-14 2000-08-10 Аджип Петроли С.П.А. Реактор для химических реакций в трехфазных системах
RU2411076C2 (ru) * 2005-10-21 2011-02-10 Линде Аг Барботажный колонный реактор с устройством определения уровня и способ определения уровня в нем

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1320938C (zh) 液压密封错流传质塔板
KR100580423B1 (ko) 알데히드 및(또는) 알콜 또는 아민의 제조 방법
CN100469752C (zh) 用于分离至少一股含富集的(甲基)丙烯酸单体的料流的热分离方法
EP0532325A1 (en) Method for the production of ethylene oxide
US3929421A (en) Tubular catalytic reactor with premixing means for multiple reactants of different densities
US6667419B1 (en) Method for absorption of acrylic compound and apparatus therefor
RU96100238A (ru) Способ получения 3-(метилтио)пропаналя
CN108367210B (zh) 用于热处理流体混合物的塔
KR100648848B1 (ko) 촉매적 다중상 반응을 통한 카복실산의 비닐화 방법
AU2007331689A1 (en) Method for producing methacrylic alkyl esters by way of azeotropic distillation
SU1699585A1 (ru) Барботажный противоточный колонный реактор
RU2147922C1 (ru) Реактор для жидкофазных процессов окисления углеводородов
JP4550431B2 (ja) 蟻酸メチルの製造法
RU2149159C1 (ru) Способ непрерывного получения 3-(метилтио)-пропаналя (варианты)
US7048834B2 (en) Method for purification of acrylic acid
JP2019172665A (ja) 不飽和カルボン酸エステルの製造方法
CN87108228A (zh) 流化床
CA2145327A1 (en) Process for the preparation of alkane sulfonic acid and alkane sulfonyl chloride
US20080197086A1 (en) Assembly for the Treatment of a Polymerizable Material
US6075169A (en) Process for preparing oxidation products from cyclohexane in counterflow
WO2004033408A1 (en) A process for the preparation of monochloroacetic acid
CN1304349C (zh) 收集(甲基)丙烯醛或(甲基)丙烯酸的方法及其收集设备
RU2106907C1 (ru) Реактор прямого хлорирования этилена
RU2096076C1 (ru) Аппарат для жидкофазного синтеза изопрена
US3655739A (en) Process for the production of naphthalene-sulfonic acid in a packed reactor