Реактор для окисления углеводородов

О П И С А Н И Е 791406ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(23) П риоритет Опубликовано 30."с 2.80. Бюллетень 48 по делам нзобретеннй н открытий(088.8) Дата опубликования описаний 02,01,81(54) РЕАКТОР ДЛЯ ОКИСЛЕНИЯ УГЛЕВОДОРОДОВ Изобретение относится к конструкции реактора для окисления углеводородов, например для окисления циклогексана, ,и может быть использовано в промышленности по производству капролактама.Окисление циклогексана осущестлвяют под давлением 7-16 атм при т; =140- 0180 С. в секционированном реакторе или каскаде из нескольких реакторов, Известен колонный реактор окисления углеводородов, разделенный горизонтальными перО форированными перегородками на ряд секций, в каждую из которых подают кислородсодержащий газ (воздух). Основным недостатком такого реактора является15 повышенное газосодержание в верхних секциях реактора, возникающее из-аа того, что кислород иэ газовой фазы срабатывается непосредственно в той секции, куда подают газ, тогда как инертная часть газовой фазы (азот) и испаривщаяся часть углеводорода, представляющие собой реакционные газы, транзитом проходят через все реакционные эоны выщерасположенных секций. При этом реакционные газы, пришедшие из нижних секций, разбавляют кислородсодержаший газ, подаваемый в данную секцию, в результате снижается концентрация кислорода в газовой фазе, что отрицательно сказывается на интенсивности процесса окисления. С другой стороны, првход больших количеств реакционных газов через барботажные слои секций неминуемо ведет к существенному уносу жидкой фазы из секции в секцию и из самого реактора и к вынужденному увеличению геометрического объема верхних секций за счет высокого газосодержания, Возврат целевых продуктов реакции Из какой-либо секции реактора в первую секцию реактора по коду углеводорода приводит к дополнительным потерям целевых продуктов в резульате их осмоления.Известен каскад реакторов, представляющий собой реакторный узел для окисления углеводородов 111. При этом реакционная жидкость последователь510152025 30 40 50 55 3 79но перетекает из одного реактора в другой, кислородсодержаший газ (воздух)подают в каждый реактор, а реакционныегазы выводят из каждого реактора всборный коллектор. В этом случае непроисходит разбавления кислородсодержащего газа реакционными газами и не увеличивается газосодержание в рабочих зонах реакторов,Однако каскадный реактор имеет ряд .существенных недостатков:значительный механический унос реакционной жидкости с реакционными газами, выводимыми в газовый коллектор,что снижает выход полезных продуктовреакции;возможность возникновения взрывоопасных концентраций и сепарационныхпространствах отдельных реакторов принарушении технологического режима окисления в них;наличие протяженных внешних переливных жидкостных и переточных газо;вых линий, работающих под высоим давлением;большая металлоемкость каскада,поскольку каждый реактор имеет днищеи крьшку, работающие под высокимдавлением. Из перечисленных недостатковособо следует остановиться на наличиивнешних перелпвпых жидкостных линий,работающих под вьсокил 4 давлением. Этилинии в процессе работы испытьваотзначительное напрякение из-за термических дефо 1 маний, что иногда приводитк разрыву таких линий.Цель изобретения - интенсификацияпроцесса за счет сиикения механическогоуноса и улучшение условий безопасноговедения процесса, увеличение производительности реактора за счет повышенияпропускной способности переливных труб,Это достигается тем, что перегородкивыполнены выгнутыми вверх в виде части сферы, а воронки снабкены перфорированными газоотводными трубками.На фиг. 1 изображен предлагаемыйреактор, продольный разрез; на фиг. 2 -устройство воронки переливной трубы.Реактор состоит из вертикальногоцилиндрического корпуса 1, имеюпеговерхнюю крышку 2 и днище 3, штуцер 4для ввода циклогексана, штуцера 5, 6,7и 8 для ввода воздуха, штуцера 9 и 10для вывода реакционных газов и оксидатасоответственно, В корпусе 1 установлены глухие выгнутые вверх в виде частисферы перегородки 11, 12 и 13 разделяющие корпус на секпии. Для перете 1406 ф кания реакционной жидкости из одной секции реактора в другую служат переллвные трубы 14, 15. и 16 с воронками 17, 18 и 19, снабженными газоотводными трубками 20, 21 и 22. Для распределения окисляющего воздуха в реакщонной жидкости реактор оборудован барботерами 23, 24, 25 и 26, а для отвода реакционных газов из секций переточными трубами 27, 28 и 29.Предлагаемый реактор работает следующим образомИсходный углеводород (циклогексан) поступает через штуцер 4 в верхнюю секцию реактора, расположенную над секционируюшей перегородкой 11 и подвергается окислению кислородом (воздуха), подаваемым в эту секцию через барботер 23, Получаемый оксидат через воронку 17 и переливную трубу 14 стекает в ниже- расположенную вторую секцию, а образовавшиеся реакционные газы, выйдя из барботажного слоя, смешиваются с реакционпыми газами нижних секций реактора, поступаюшими в первую секцию через переточную газовую трубу 27, выводятся из реактора через штуцер 9. При перетоке жидкости из вышерасположенной секции в нижерасположенную в переливных воронках под струей жидкости образуется газовое пространство (фиг,2), в котором скапливается газ, увлекаемый жидкостью. Этот газ имеет две возможности выхода из указанного замкнутого объема, Вверх, разрывая струю жидкости и снижая условный проход для ее течения, и вместе с тем с жидкостью вниз по переливной трубе. Последнее обстоятельство приводит также к повышению гидравлического сопротивления перетоку жидкости, особенно в случае возмокного образования пробок в переливной трубе. Все это ведет к снижению производительности переливов и всего узла в целом. С цепью устранения этого недостатка воронки 17, 18 и 19 переливных трубснабжены перфорированными газоотводныли трубками 20, 21 и 22, через которые скапливаошийся газ отводится всепарационную часть секции реактора или во внешнюю газоотводную линию. Оксидат первой ступени подвергается дальнейшему окислению во второй секции реактора, куда через барботер 24 подается свежий кислородсодержаший газ (воздух). Аналогично работакт и последующие секции окисления. Оксидат нижней секции выводится из реактора через штуцер 10,5 7914Основные достоинства предлагаемого реактора заключаются в следующем:реакционные газы проходят иэ одной секции в другую не через барботажные слои, а по специальным переточным газовым трубам, попадая в сепарационный объем предыдущей секции. Здесь благодаря внезапному расширению газового потока происходит резкое снижение его скорости, благодаря чему капельки оксидата выпадают из газового потока в реакционную жидкость и тем самым сушественно снижается механический унос полезных продуктов реакции в первые секции реактора 15благодаря тому, что в сепарационных зонах каждой секции происходит смешение реакционных газов, образовавшихся в данной и нижерасположенной секциях, для всех секций, кроме нижней, снижается опасность образования взрывоопасных газовых смесей при нарушении режима окисления в одной из секций. При этом известно, что наибольшая опасность образования взрывоопасных газовых смесей существует, в первых по ходу углеводорода, секциях реактора;поскольку переливные жидкостныеи переточные газовые линии расположены непосредственно внутри реактора они имеют минимальную протяженность и минимальное гидравлическое сопротивление.Кроме того, эти трубопроводы работают при незначительном только гидростатическом) перепаде давления и не нспы 35 тывают напр.кений в результате термических деформаций. Они могут быть выполнены тонкостенными;в переливные воронки вставлены газоотводные трубки, что позволяет сущест 06 6венно увеличичить удельные нагрузки на периметр переливных воронок и реактор в целом;секционирование реактора глухими выгнутыми вверх в виде части сферы перегородками, которые должны выдерживать только давление столба жидкости в одной секции, позволяет сократить металлоемкость реактора, имеющего всего одну верхнюю крышку и одно днище, работающие под большим перепадом давления, тогда как каждый реактор каскада имеет свое днише и свою верхнюю крышку,Формула изобретени1Реактор для окисления углеводородов, содержащий цилиндрический корпус, установленные по высоте перегородки, разделяющие корпус на секции,штуцера для входа и выхода жидкости,барботеры для подачи кислородсодержашегогаза в каждую секцию, переливные трубыс воронками и перегочные газовые трубы,о г л и ч а ю ш и й с я тем, что, сцелью интенсификации процесса эа счетснижения механического уноса и улучшения условий безопасного ведения процесса,перегородки выполнены выгнутыми вверх .Тв виде части сферы.2.Реакторпо. 1,отличаюш и й " я тем, что, с целью увеличенияпроизводительности реактора за счет повышения пропускной способности переливных груб, воронки снабженыперфор 1 рованными газоогводными трубками.Источники информ ашпл,принятые во внимание при экспертизе1. Патент Франции1595542,кл. В 01 Г, 1970,