Устройство для получения, ненасыщенного нитрила

)5 ТЕНТНО ГОСУДАРСТВЕННОЕ ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ЕтЕНИ 1 ПИСАНИЕ ИЗПАТЕНТУ(71) Асахи Касеи Когио Кабусики Кайся Р)(57) Устройство для получения й,ф -ненасыщенного нитрила, содержащего то же самое количество атомов углерода, что иисходное сырье, представляющее собойолефин или трет-бутиловый спирт путемприведения во взаимодействие пропилена,изобутилена или трет-бутилового спирта,аммиака и кислородсодержащего воздуха,содержащее: реактор, питатель "газового Изобретение относится к устройству для получения акрилонитрила или метакрилонитрила с использованием в качестве исходных материалов пропилена, изобутилена или третбутилового спирта, и аммиака и кислородсодержащего газа.На фиг. 1 представлен разрез реактора с псевдоожиженным слоем; на фиг. 2 - схематичное изображение, иллюстрирующее относительное положение выпускного патрубка кислородсодержащего газа и выпускных сопел "газового сырья" из питателя "газового сырья", и потока частиц катализатора и кислородсодержащего газэ в вариансырья", горизонтально расположенный в нижней части реактора и снабженный множеством выпускных сопел "газового сырья" параллельно ему, и питатель кислородсодержащего газа, расположенный в нижней тасти питателя "газового сырья" параллельно ему, отстоящий от него на заданное расстояние и снабженный выпускными патрубками кислородсодержащего газа, расположенными на верхней поверхности питателя кислородсодержащего газа напротив выпускных сопел "газового сырья", причем количество выпускных патрубков кислородсодержащего газа равно количеству выпускных сопел "газового сыр:-,я" предусмотренных на питателе газового сырья", заданное расстояние, определечное как соответствующие промежутки между соплами и патрубками, и интервалы между выпускными кислородсодержа.:,-.,"о газа составляют 90 - 250 мм, количество их составляет 16 - 120 шт/м площади попереч 2ного сечения реактора 3 з,п. ф-лы,4 ил, 3 табл. те настоящего изобретения; на фиг, 3 - вид (.О в плане питателя кислородсодержащего га- Я за, на фиг, 4 - вид в плане питателя "газового сырья". 1Устройство содержит реактор 1 с псев доожиженным слоем, теплосъемный змеевик 2, питатель "газового сырья" 3 (ПГС), питатель кислородсодержащего газа 4 (ПКГ). Нэ фиг. 2 иллюстрируется пример идеи относительного позиционного расположения выходных патрубков б кислородсодержащего газа и выпускных сопел 5 "газового сырья", и циркулирующего потока из частиц катализатора.Помимо этого, степень, с которой выпу- Воздух подавали в питатель кислородскные сопла 5 "газового сырья", располо- содержащего газа в количестве 9100 нм/ч, женные в области внешней периферии, 96 мол, очищенного пропилена в количесмещены в направлении оси реактора по стве 1000. нм /ч и аммиака в количествезотношению к выпускным патрубкам кисло 1150 нм /с были введены в питатель "газородсодержащего газа 7., расположенным в вого сырья" и они были приведены во взаиего более нижней части напротив них, зави- модействие между собой при температуре сит от интенсивности циркуляционного по- ф реакции.тока 8 частицкаталиэатораиотносительных П р и и е р ы 1-4. Были использованы промежутков между выпускными соплами 10 реакторы, аналогичные использованному в "гаэовогосырья" и выпускными пэтрубками сравнительном примере, за исключением кислородсодержащега газа и выпускные со- того; что патрубки были установлены по пла "газового сырья" предпочтительно сме- квадрату со стороной различной длины сощены по направлению коси реактора, таким ответственно. Были использованы те образом, что угол, образованный линией, 15 же катализатор и условия реакции, соединяющейоськрайнеготорцэвыпускно-. которые были использованы с сравнительго патрубка кислородсодержащего газа, и ном примере. Выпускные патрубки реактоось крайнего торца выпускного сопла "газо- ра на примере 3, однако, были расположены вого сырья" и вертикальная линия, проходя- по прямоугольнику с длиной короткой стощая через ось крайнего торца выпускного 20 роны 90 мм и длиной стороны 180 мм. В патрубка кислоррдсодержащего газа (далее . табл, 1 представлен результат реакции полназываемый как "относительный угол О"), . ученный через 2 недели от начала реакции, предпочтительно составляет 400 или менее, о П р и м е р 2 (сравнительный). Питатель . более предпочтительно 30 или менее, кислородсодержащего газа был размещен вП р и м е р 1 (срэвнительный). Питатель 25 нижней части реакторас псевдоожиженным кислородсодержащего газа был располо. слоем внутренним диаметром 7,8 м, а выпужен э более нижней части реактора с псев- скные патрубки были расположены по кваддоожиженным слоем внутренним ратусостороной 160 мм. Питатель "газового диаметром З,7 м, а выпускные патрубки бы- сырья" был размещен в боЛее верхней части ли расположены по квадрату со стороной 30 каталитического реактора спсевдоожижен ЗООмм, Питатель "газовогосырья" был раз- ным слоем: причем питатель представляя мещен в верхней части реактора с псевдо- собой решетку трубчатого типа, располоожиженным слоем, причем питатель женную по квадрату со стороной 160 мм, и представляет собой решетку трубчатого ти- снабженную выпускными. соплами для пропа, расположенную по квадрату со стороной 35 дувки газа сверху вниз. Количество выпуск- ЗОО мм,:и содержит выпускные сопла для. ных патрубков кислородсодержащего газа продувки газа сверху вниз. было одинаковым с количеством выпускныхКоличество выпускных патрубков кис- сопел "газового сырья", а "относительныелородсодержащего газа было одинаковым с промежутки был установлены равными 75 количеством выпускных сопел "газового 40 мм."Относительный угол О .внешней пери- сырья", и сопла "газового сырья" были рас- ферии был принят равным 0, а "расстояние положены как раз на 100 мм выше противо- до стенки" были приняты равными 50 мм.лежащих выпускных патрубков Реактор был заполнен молибден-вискислородсодержащего газа. Относительный мут-железным катализатором на носителе угол 9 внешней периферии был установ иэ двуокиси кремния, с размером частиц лен равным О, а "расстояния до стенки" 10-100 мкм и средним размером частиц 50 были установлены равными 150 мм, мкм, тэк что высота статического слоя состаВнутренний диаметр выпускного сопла вила 3 м, в питатель кислородсодержащегокислородсодержащего газа был одинако- газа подавали воздух в количестве 41000 вым и был определен таким, что скорость 50 нм /ч, в питательгазового сырья" подавапродувки из него газа составила 46 м/с. ли 96 мол, очищенный пропилен е количе Внутренний диаметр выпускного сопла стве 4000 нм /ч и аммиак в количестве 4000 ."газового сырья" был одинаков и определен нмз/ч, и их подвергали взаимодействию таким, что скорость продувки выходящего притемпературе реакции что-с идавлении из него газа составляла 40 м/с 55 1 кгс/см избыт. В табл, 2 демонстрируетсяРеактор был заполнен псевдоожижен- результат реакции.ным слоем катализатора в количестве 25 т, П р и м е р ы 5-7, Реакцию осуществляли состоящего иэ молибден-висмут-желеэа на в реакторе, аналогичном реактору из сравносителе из двуокиси кремния. нительного примера 2 при тех же самыхусловиях реакции, которые имели место всравнительном примере 2, с использованием питателя кислородсодержащего газа и питателя "газового сырья", аналогичным питателем из примера 2, за исключением того, что "расстояние до стенки" и "относительный угол О " были установлены равными значениями, продемонстрированным в табл. 2, В результате циркулирующий поток из частиц катализатора и количество непрореагировавшего пропилена в зоне внешней периферии были значительно уменьшены как продемонстрировано в табл, 2, и таким. образом в реакторе в целом были повышены конверсия (превращение прим. пер.) пропилена и выход акрилонитрила;П р и м е р.8. Питатель кислородсодержащего газа был размещен в нижней части реактора с псевдоожиженным слоем внутренним диаметром 5,3 м и выпускные патрубки были размещены по квадрату со стороной 180 мм. Питатель "газового сырья" был размещен в более верхней части реактора с псевдоожиженным слоем, причем питатель представляет собой решетку трубчатого типа, расположенную по квадрату со стороной 180 мм, и оборудован выпускными соплами для продувки газов сверху вниз, Количество выпускных патрубков кислородсодержащего газа было одинаковым с количеством сопел "газового сырья", и "относительные промежутки между выпускными патрубками кислородсодержащего газа, расположенным на участках, отличных.от внешней периферии и "выпускных сопел" "газового сырья", противолежащих им, были приняты равным 100 мм. "Относительный угол О внешней периферии бцл принят равным 15 с. а "расстояние до стенки" были приняты равными 120 мм. Реактор был заполнен молибден-висмут-железным катализатором, нанесенным на носитель из двуокиси кремния с размером частиц 10- 100 мкм и средним размером частиц 50 мкм. так что высота статического слоя составляла Зм,В питатель кислородсодержащего газа подавали воздух в количестве 28000 н /ч, в3 питатель "газового сырья" вводили изобутилен в количестве 2300 нм /ч и аммиак вз.количестве 3000 нм /ч и их подвергали вэаз.имодействию при температуре 2 реакции.430 С и при давлении 1 кгс/см избыт. В табл, 2 иллюстрируется результат реакции,Эффект этого устройства будет очевиден из результата, приведенного в табл. 2.Пример 6. иллюстрирует то, что "расстояния до стенки", установленные равными 150 мм, позволяют увеличить на реакторе в целом выход акрилонитрила, по сравнениюмо этого реактор может непрерывно работать в течение длительного периода времени, без забивания теплообменников,предусмотренных на выходе из реактора. Формула изобретения 1. Устройство для получения а, 3 -нена 50 сыщенного нитрила, содержащего то же самое количество атомов углерода, что и сырье,состоящее из олефинв или трет-бутилового спирта, путем приведения во взаимодействие пропилена, изобутилена или трет-бутилового спирта, аммиака и кислородсодержащего воздуха, содержащее реактор, питатель газового сырья, горизонтально с сравнительным примером 2 в результате уменьшения количества непрореагировавшего пропилена в зоне внешней периферии.5 Помимо этого, результаты из примеров5 и 6 демонстрируют то, что когда "расстояния до стенки" установлены на том же са.мом значении, предпочтительно обеспечивается "относительный угол 9 ", в 10 частности, в примере 5 по вравнению с при-мером б обнаруживается эффективность установки "относительного угла О "внешней периферии,. равным %, Кроме того, как продемонстрировано в примере 7; очевид но; что когда "промежутки до стенки" велики, эффективность можно обеспечить увеличением "относительного угла О".П р и м е р 9 Реакцию осуществляли сиспользованием реактора и катализатора, 20 аналогичных реактору и катализатору изпримера 8, В питатель кислородсодержащето газа вводили воздух в количестве 24000 нм /ч, в питатель "газового сырья" вводили 84 вес.: водного раствора очищенного 25 трет-бутилового спирта в количестве.3600нм /ч в газовой фазе и аммиак в количестве .2600 нм /ч; и их подвергали взаимодействию при температуре реакции 440 С и при давлении 1 кгс/см . Результаты реакции за ключаются в следующем (см. табл. 3).Устройство, предложенное в изобретении, обеспечивает исключительное промышленное преимущество тем, что выход ненасыщенного. нитрила не уменьшается в 35 результате того, что реакционный газ остается в зоне, образованной в нижней части внутренней конструкции реактора иэ-эа повышенного падения давления на участке, где в реакторе предусматривается такая 40 конструкция как насадка, перфорированнаяпластина или т.пили потому что достаточное количество части катализатора на самом деле не опускаются вниз, выход а, Р -ненасыщенного нитрила воэрастаетэа счет 45 просто установленного устройства, и поми1829957 4. Устройство по и. 3, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что позиционное смещение между рядами сопл и рядами патрубков, расположенных напротив, составляет 40 или менее относительно вертикали.Приоритет по пунктам 04,10,89 - по пп.2-4; 05.10,89 - . по и, 1. Таблица 1 Пример Показатель Сравнительный 1по квадрату по квадрату по квадрату по квадрату по квадрату 62 123 62 123 123 99,2 99,1 99,3 99,1 772 76,5 77,8 78.2 77,6 2,8 1,4 1,6 1,4 11 4,2 11 11Работа была прервана не из-эа того, что теплообменники на выходе из реактора были забиты, а иэ-за требований правил технической эксплуатации сосудов, работающих поддавлением. расположенный в нижней части реактора и снабженный множеством, выпускных сопл газового сырья, размещенных на его нижней поверхности, и питатель кислородсодержащего газа, установленный в нижней части питате ля газового сырья параллельно ему, отстоящий от него на заданном расстоянии и содержащий выпускные патрубки кислородсодержащего О газа, расположенные на верхней поверхности питателя кислородсодержащего газа напротив 10 выпускных сопл газового сырья, причем количество выпускных патрубков кислородсодержащего газа равно количеству выпускных сопл газового сырья на питателе газового сырья, о тл ича ю щееся тем,что расстояния между 15 соплами и патрубками составляет 25-300 мм и расстояния между выпускными патрубками киалородсодержащего газа составляют 90-250 мм, при этом количество патрубков составляет 16-120 шт(м площади поперечного се чения реактора. Схема расположения выпуск ных сопел и патрубковШаг расположения, ммКоличество выпускных сопел, шт(м Количество выпускных патрубков,шт(м Превращение пропилена, Выход акрилонитрила, Выход высококипя щего аещества,Период непрерывной работы реакто а меся ы 2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что расстояние между рядами выпускных патрубков:кислородсодержащих газов, наиболее близких и внутренней стенке реактора, и внутренней стенкой составляют 300 мм или менее,3. Устройство по и. 1 или 2, о т л и ч а ющ е е с я тем, что ряды выпускных сопл газового сырья, расположенных в зоне внешней периферии реактора, смещены в направлении оси реактора относительно рядов выпускных патрубков кислородсодержвщего газа, расположенных напротив них,1829957 Таблица 2 Ф Содержание не Пример Расстоя- Относи- Плотность псевдоние до. тельный ожиженного катаПревра- Выход прореагировавших щение акрилопропилена или иэо- пропиле- нитрила стенки, угол О лизатора внешней пе- Центриферии,ральная мм бутилена на в ре- в реактоакторе в ре в цецелом,лом,Центральная.1,05 98,3 77.2 0,11 99,6 78,7 99,3 78,3 98,7 77,8 ТаблицаЗ П р и м е ч а н и е. ( Поскольку третичный бутиловый спирт / трет-бутиловый спирт превращается в иэобутилен и воду сразу же в реакторе, непрореагировавший иэобутиленобнаруживается. 2 7 8 500 150 150 300 120 О 15 0 27 15 480 570 560 470 560 Внеаняя пе- риферий 730 590 575 700 570 0,17 0,090;10 0,08 0,07 Внешняя пе- риферийная зона, об. 0,17 0,20 0,084 Тир ПИ Государственного113035, М роизводственно-изда Подписноеомитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССква Ж.35 Равшскаа ааб, 4/бьский к омбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 10 ОООООО0 0 0 0 0 0 0 0.0 00 0 0 О 0 О О О О О 0 0 О О0 0 О 0 О 0 0 0 0 0 О 0 0 О 0 0О О О О О О О О О О О О О О О ОфЬО 0 0 0 О О 0 0 0 0 О 0 0 0 0 0 0О 0 0 0 О О О О О 0 0 0 0 0 0 0 0 О0 О 0 0 0 0.0 0 О 0 0 О 0 0 О 0.0 Ь0 0 0 0 О О 0 0 0 0 О 0 О 0 0 0 0 0 00 О 0 0 О О 0 0 0 0 0 О 0 О 0 0 0 0 0О О О О О О О О О О О О О О О О О О ОО О 0 0 О 0 0 0 0 О 0 О 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 О О 0 0 О 0 0 0 О О 0 О 0 0 О0 0 0 О 0 0 0 0 О 0 0 0 00 О 0 0 О ОО О. 0 0 О 0 0 0 0 О 0 0 0 0 0 О 0 00 0 О 0 О 0 0 0 0 О 0 0 0 0 0 0 0 0О 0 0 0 О 0 0 0 0 0 О 0 О 0 0 0 00 0 0 0 0 0 Ь 0 0 О 0 0 О 0 0 О 00 0 0 0 О 0.0 0 0 0 О 0 0 0 0 О0 0 0 0 0 О 0 0 0 О 0 0 О 00000000000О,О 0 0 0 0