Реактор для окисления углеводородов

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ощ 946643 Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(22) Заявлено 11, 12. 80 (21) 3218540/23-26 51) М Кп з с присоединением заявки 1 чо В 01 3 10/00 Госуларственный комитет СССР по лелам изобретений и открытийОпубликовано 300782, Бюллетень М 28 Дата опубликования описания 300782 А.А. Васин, А.Н. Князев, Л;Н, Черныше а, В. . ваяв,П.А. Лупанов, М.Н, Бабай, Б.С. Смолян кий Б,.ф. Алексеев,и С.Н. РедкозубовО(54) РЕАКТОР ДЛЯ ОКИСЛЕНИЯ УГЛЕВОДОРОДОВ Изобретение относится к аппаратам для жидкофазного окисления углеводородов кислородсодержащими газами и может быть использовано в технологии получения капролактама и других продуктов органического синтеза,По основному авт, св. Р 791406 известен реактор для окисления углеводородов, содержащий цилиндрический корпус, установленные по высоте выгнутые вверх в виде части сферы перегородки, разделяющие корпус на секции, штуцеры для входа и выхода жидкости, барометры для подачи кислородсодержещего газа в каждую секцию, переточные газовые трубы, служащие для вывода реакционных газов 11.Однако этот реактор также имеет ряд существенных недостатков.В нижней части каждой секции реактора образуется застойная зона, образованная стенкой реактора, сферической перегородкой и плоскостью расположения барботеров. Вследствие слабого перемешивания жидкости в этой зоне происходит интенсивное смолообразование- отложение и накопление смолы на стенках корпуса и внутренних частях реактора. Это, с одной стороны, снижает эффективность ведения процес.са окисления углеводорода и увеличивает концентрацию кислорода на выходе за счет того, что часть объема 5 реактора занята малоэффективными застойными зонами, а с другой стороны,уменьшает безопасность ведения процесса, так как в застойных зонах сбольшим слоем смолы может произойтивоспламенение смолообразных продуктов при попадании на них струй и пузырьков кислородсодержащего газа врезультате того, что температура тления смолообразных продуктов близкак. температуре ведения процесса. Увеличение концентрации кислорода вышеопределенного предела (для окисления циклогексана в , 2 об.%) недопустимо, так как ведет к созданию взрывоопасной концентрации в газовой фазе.Таким образом, плохое поглощение кислорода иа-за наличия застойных зонограничивает нагрузку по кислародсодержащему :азу и ограничивает производительность реактора.В нижней части секции располагаются штуцеры для дренирования реакторов. Отложение смолы приводит к ихзабивке. Это затрудняет дренаж реакторов при плановых остановках на ремонт и чистку и практически исключа 946643отверстия барботеров поступает в барботажный слой. Оксидат из переливного кармана 11 через штуцер 5 выводится из секции на дальнейшую перера,ботку.Предлагаемый реактор работает следующим образом,Жидкий углеводород (циклогексан)через штуцер 3, ответвления 9 и трубы 14 с соплами 15 поступает в нижнюю часть секции под плоскость расположения барботеров 12 и 13. Трубы 14выполнены загнутыми по периметру стенки корпуса. реактора, а на концах этихтруб имеются сопла 15, диаметр которых меньше диаметра труб 14. Благодаря такому техническому решению, жидкость вырывается иэ сопел с большойскоростью, и, закручиваясь, значительно усиливает перемешивание жидкости как в нижней зоне секции реактора, исключая образование там застойной зоны, так и по всей секции реактора. Это приводит к более полномуиспользованию реакционного объема дляпроведения реакции окисления,увеличению производительности реактора, интенсификацию самого процесса окисления, приводящей к снижению концентрации кислорода в реакционных газах навыходе иэ реактора, увеличению безопасности работы реактора вследствиетого, что закручивающаяся в нижнейчасти секции жидкость омывает стенкиреактора, предотвращая тем самым отложение смолообразных продуктов реак,ции и накопление их на перегородкеи стенках корпуса.Кислородсодержащий газ.подаетсяв реактор через штуцер 4, гребенку16 и через кольцевые барботеры 12 и13 поступают в барботажный слой,Оксидат через переливной карман 11и штуцер 5 выводится в следующую секцию. Реакционные газы выводятся через штуцер 6.Для наиболее эффективного введения процесса необходимо, чтобы всякинетическая энергия подаваемой внижнюю часть секции реактора жидкости расходовалась на перемешиваниегазожидкостного слоя. Попадание газа в исходный жидкий углеводород может привести к разрыву, и тем самым,снижению энергии выходящих иэ сопел15 струй. Для предотвращения этогов верхней части штуцера 3, входящеговнутрь реактора, имеется газоотводная трубка 10, служащая для отводагаза от жидкого углеводорода, подаваемого по опускным трубам 14 ксоплам 15. Нижний конец газоотводнойтрубки 10 помещен в гаэожидкостныйслой ниже верхнего края переливногокармана 11 и выше плоскости расположения барботеров 12 и 13. Это, с одной стороны, обеспечивает свободныйвыход газов из подводящего штуцера ет воэможность дренажа при создании аварийных ситуаций, что опять же снижает безопасность эксплуатации реактора.Цель изобретения - увеличение эф-. фективности реактора и повышение безопасности проведения процесса путем интенсификации перемешивания реакци анной массы, предотвращения отложе" ния смолообраэных продуктов реакции в нижней части секции и на стенках 10 корпуса реактора.Поставленная цель лостигается тем, что реактор для окисления углеводо-. родов дополнительно снабжен соединенным с патрубком ввода жидкого углево-)5 дорода коллектором с вертикальными трубками с соплами, расположенными ниже плоскости барботеров между боко вой стенкой реактора и кольцом барбо теров, и переливными карманами, верх ний торец которых расположен ниже коллектора.Также реактор снабжен соединенной с верхней частью патрубка ввода жидкого углеводорода газоотводной труб-,25 кой, нижний конец юоторой расположен ниже верхней кромки переливного кармана и выше плоскости расположения барботеров.На фиг. 1 показана верхняя секция реактора, разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - вид Б на фиг. 1,(нижняя часть опускной трубы, заканчивающаяся соплом).Реактор представляет, собой вертикальный цилиндрический аппарат, со" держащий корпус 1, по высоте которого установлены выгнутые вверх в виде . части сферы перегородки 2, разделяющие корпус на секции, в которых осуществляется процесс окисления. Реак тор снабжен штуцерами для ввода жидкого углеводорода 3 и кислородсодержащего газа (воздуха) 4, для вывода оксидата 5 и реакционных газов 6. Разделительная сферическая перего родка 2 снабжена переточной газовой трубой 7 для отвода реакционных газов из нижележащей секций 8, Штуцер 3 для ввода жидкого углеводорода входит внутрь корпуса 1 реактора и снабжен двумя ответвлениями 9, выполненными в виде полуколец с заглушенными концами, и гаэоотводной трубкой 10, нижний конец которой расположен ниже верхнего края переливного кармана 11 и выше плоскости расположения барботеров 12 и 13. От ответвлений 9 вниз к днищу секции. отходят трубы 14, заканчивающиеся соплами 15, расположенными ниже плоскости барботеров 12 и 13 между стенкой корпуса 1 реактора и внешним кольцом барботеров 12. Кислородсодержащий газ на окисление через штуцер 4 и распределительную гребенку 16 подается в кольца барботеров 12 и 13 и через рабочие и дренажные 653, а с другой стороны, обеспечивает пробулькивание этих газов через барботажный слой, в результате чего газы освобождаются от содержащегося в них кислорода и не могут создать взрывоопасной концентрации в газовом 5 пространстве секции, что могло бы произойти при непосредственном выходе отделяющихся газов в это пространство. Кроме этого, небольшое количество увлекаемого с отделившимися газами исходного жидкого углеводорода благодаря предлагаемому техническому решению попадает в зону наиболее интенсивного протекания реакции и не может проскочить в сливной карман, минуя зону реакции.Основные достоинства предлагаемого реактора заключаются в том, что наличие ответвлений и загнутых труб с соплами для подачи жидкого углеводорода позволяет интенсифицировать перемешивание жидкости в нижней части и во всем объеме секции реактора, что приводит к увеличению эффективности процесса окисления и снижению концентрации кислорода на выходе из реактора, препятствует отклонению и накоплению смолообразных продуктов на стенках и внутренних частях реактора, что увеличивает безопасность ведения процесса окисления.ЗОНаличие газоотводной трубки, нижний конец которой опущен в газожидкостный слой, позволяет предотвратить снижение кинетической энергии вырывающихся из сопел струй жидкости и 35 полностью использовать ее на перемешивание и закручивание жидкости в реакторе.Промышленные испытания предлагаемой конструкции в процессе окисления 40 циклогексана кислородом воздуха при скорости жидкости в соплах 15 6-8 м/с показали, что по сравнению с прототипом концентрация кислорода в отходящих газах снизилась с 3 до 0,6 об.Ъ. Таким образом, степень использования кислорода увеличилась с 85,7 до 97,15. Тем самым съем продукции при одном и том же расходе воздуха и одинаковом объеме реактора увеличился на 13.Формула изобретения1. Реактор для окисления углеводородов по авт. св. 9 791406, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения эффективности реактора и повышения безопасности проведения процесса путем интенсификации перемешивания реакционной массы, предотвращения отношения смолообразных продуктов реакции в нижней части секции и на стенках корпуса реактора, реактор снабжен соединенным с патрубком ввода жидкого углеводорода коллектором с вертикальными трубками а соплами, расположенными ниже плоскости барботеров между боковой стенкой реактора и кольцом барботеров, и переливными карманами, верхний торец которь/х расположен ниже коллектора.2. Реактор по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения безопасности проведения процесса путем снижения концентрации кислорода в отходящих газах, реактор до" полнительно снабжен соединенной с верхней частью патрубка ввода жидкого углеводорода газоотводной трубкой, нижний конец которой расположен ниже верхней кромки переливного кармана и выше плоскости расположения барботеров.Источники игформации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство .СССР 9 791406, кл. В 01 3 10/00, 1976.46643 Составитель Э,СкачковаРедактор й. Власенко ТехредЛ. ПекарьКорректор М. Шарош о Заказ ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,5397/12 ТирВНИИПИ Государспо делам изоб13035, Москва,ж Г 83 Подпвенного комитета СССРетений и открытийЖ, Раушская наб., д.