Способ окисления органических соединений

Способ окисления органических соединений кислородсодержащим газом в проточном режиме псевдоожиженного слоя катализатора, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности процесса при обеспечении его взрывобезопасности, окисление проводят путем ограничения расширения псевдоожиженного слоя перегородкой, проницаемой для газа и не проницаемой для частиц катализатора, при этом высота слоя Н должна соответствовать диапазону, рассчитанному по формуле

где h₀ высота осевшего слоя катализатора;
d диаметр ожижаемых частиц;
d_кр критический диаметр пламегасяших каналов.

Изобретение относится к усовершенствованному способу окисления органических соединений и может найти применение в промышленности основного органического синтеза.
Цель изобретения повышение производительности процесса при обеспечении его взрывобезопасности.
Сущность изобретения иллюстрируется примерами.
П р и м е р ы 1-16. В реактор проточного типа, имеющий зону смешения окисляемого вещества и окислителя (кислородсодержащего газа) и реакционную зону, представляющую собой трубу внутренним диаметром 100 мм и длиной 1 м, загружают на газораспределительную решетку медно-хромовый катализатор состава CuCr₂O₄ 35 мас. -Al₂O₃ остальное на высоту h_o 100 мм. Диаметр частиц катализатора 142 мм. Источником инициирования горения (окисления) служит нихромовая проволока диаметром 2,5 мм и длиной 25 мм, закрепленная на высоте 90 мм от газораспределительной решетки. Расширение слоя ограничивают металлической сеткой с размером ячеек 0,7 мм. Датчиком, фиксирующим распространение пламени в псевдоожиженном слое, служит термопара, установленная на высоте 45 мм от газораспределительной решетки. В качестве окислителя используют воздух, подаваемый в зону смешения. Сюда подают горючее (окисляемое вещество). Состав смеси стехиометрический. Варьируя скорость потока горючей смеси в реактор, изменяют величину расширения псевдоожиженного слоя до высоты h_сл., создавая аварийные ситуации. Другие условия и результаты примеров приведены в таблице, где пример 1 приведен в качестве сравнительного примера со стационарным слоем катализатора, пример 2 показывает нормальные условия эксплуатации системы, примеры 3-16 моделируют аварийную ситуацию скорости потока газа в реакторе выше допустимых. В примерах 4, 6 и 15 высоту псевдоожиженного слоя ограничивают величиной и пламя локализуется псевдоожиженным слоем. В примерах 3,7,9,10,12 и 13 расширение псевдоожиженного слоя ограничивают величиной и пламя распространяется в нем. В примерах 5,8,11 и 14 ограничение проводят величиной и пламя локализуется псевдоожиженным слоем. Пример 16 показывает возможность безопасной работы реактора при аварийной ситуации путем ограничения высоты стационарного слоя величиной H h_o. Таким образом, для локализации пламени величина Н должна быть больше h_o. Примеры 17-26 иллюстрируют возможность окисления различных классов органических соединений олефинов, спиртов, кетонов, сложных эфиров, циклических углеводородов. Примеры 27 и 28 показывают возможность парциального окисления органических соединений (окислительное дегидрирование метанола до формальдегида). Примеры 17-28 выполнены в условиях примеров 1-16. В примерах 27 и 28 в качестве катализатора используют серебро, нанесенное на -окись алюминия (содержание серебра 40 мас. диаметр частиц катализатора 2 мм). Во всех случаях при ограничении расширения псевдоожиженного слоя катализатора величиной Н удается обеспечить взрывобезопасность процесса, в том числе и для случаев стехиометрического состава реакции полного окисления до СО₂ и H₂O (см. примеры 1-26 таблицы).
В соответствии с теорией горения эквивалентный диаметр каналов псевдоожиденного слоя должен быть меньше d_кр. Он может быть определен по формуле В соответствии с данными, приведенными в примерах 1-8 таблицы, максимальный диаметр ожижаемых частиц для метано-воздушных смесей составляет 11,4 мм, в примерах 19-20 и 27, 28 для метаноло-воздушной смеси 6,1 мм и в примерах 9-16 для ксилоло-воздушной смеси 8,6 мм. Таким образом, реализация условий предложенного способа не вносит ограничений на технологические процессы по величине диаметра частиц катализатора.
Как видно из представленных примеров реализации описываемого способа окисления органических соединений, ограничение расширения псевдоожижаемого слоя катализатора перегородкой, проницаемой для газа и непроницаемой для частиц катализатора по формуле

где Н высота ограничения слоя; h_o высота осевшего слоя катализатора; d_кр критический диаметр пламегасящих каналов, который известен из справочной литературы; d диаметр ожижаемых частиц, позволяет добиться взрывобезопасности процесса окисления в более широком диапазоне линейных скоростей. Это позволяет в свою очередь, увеличить производительность действующих аппаратов окисления а 1,1-1,5 раза без изменения их геометрических параметров за счет повышения линейной скорости потока газа в реакторе.
Изобретение относится к окислению органических соединений. Цель - повышение производительности процесса при обеспечении его взрывобезопасности. Окисление ведут кислородсодержащим газом в проточном режиме псевдоожиженного слоя катализатора. Процесс проводят путем ограничения расширения псевдоожиженного слоя перегородкой, проницаемой для газа и непроницаемой для частиц катализатора. При этом высота слоя Н должна соответствовать диапазону, рассчитанному по ф-ле h_o < H 0,3 h_o (2+3 d_кр/d), где h_o - высота осевшего слоя катализатора; d_кр - критический диаметр пламегасящих каналов; d - диаметр ожижаемых частиц. Способ обеспечивает увеличение производительности действующих аппаратов окисления в 1,1-1,5 раза без изменения их геометрических параметров за счет повышения линейной скорости потока газа в реакторе. 1 табл.