Применение реакторов объемного типа для проведения газожидкостных реакций

Изложен материал использования самовсасывающих мешалок для проведения массообменных реакцийв системе газ-жидкость

Газожидкостные массообменные процессы, которые сопровождаются химической реакцией, в том числе и с выделением тепла реакции, можно разделить на быстрые и медленные. К быстрым реакциям второго порядка относится реакция сульфирования углеводородов газообразным серным ангидридом [1]. К другим относятся реакции хлорирования пассивных углеводородов газообразным хлором. Реакция хлорирования считается медленной. В производстве индантрона длительность реакции хлорирования в традиционных аппаратах емкостного типа достигает 96-100 часов.

Для проведения таких реакций, как правило, применяются реакторы специальных конструкций и аппараты объемного типа, в которых газовый реагент подается через барботер под перемешиваемое устройство. Использование хлора в реальном производстве составляет максимум 25%. Это приводит к усложнению технологической схемы и дополнительным затратам на утилизацию отходящих газов.

На кафедре «Машины и аппараты химических производств» Восточноукраинского национального университета им. Владимира Даля были разработаны высокоэффективные перемешивающие устройства для газожидкостных аппаратов [1-5]. В качестве перемешивающих устройств используются самовсасывающие эжекционные мешалки, которые крепятся на полом валу. Газовый реагент в зону реакции поступает через распределительное устройство, размещенное на крышке аппарата, в полый вал. При вращении вала в полых лопастях мешалки образуется разрежения, под действием которого происходит всасывание жидкого и газового реагентов, их контакт и взаимодействие.

Предложенные конструкции самовсасывающих мешалок позволяют создать взаимодействие реагентов в режиме вытеснения, причем жидкая фаза распределяется в виде пленки по внутренней поверхности мешалки. Активный гидродинамический режим в аппарате, создаваемый мешалкою активизирует массообмен за счет увеличения газосодержания перемешиваемой среды и тем самым увеличивает степень взаимодействия реагентов. При использовании данных аппаратов для проведения реакции хлорирования процесс хлорирования можно проводить при пульсирующей подаче хлора, увеличивая степень рециркуляции газового реагента посредством многократного возврата газового реагента в зону активного взаимодействия реагентов.

Газожидкостные аппараты с разработанными перемешивающими устройствами успешно прошли испытания в производстве сульфонола НП-3. В отделении сульфирования алкилбензолов была смонтирована полупромышленная установка с использованием сульфуратора емкостного типа. Конструкция аппарата была такова, что мешалка устанавливалась в аппарате таким образом, что алкилбензол поступал в ее нижнюю часть через удлиненный патрубок, а сульфирующий агент подавался через полый вал – в верхнюю часть. Активный гидродинамический режим в аппарате позволяет усреднить температуру сульфуратора за счет смешения только что прореагировавшей сульфомассы с охлажденной в выносном теплообменнике. В этом случае сульфуратор выполняет роль теплообменника смешения.

Данные аппараты были испытаны на стадии хлорирования пассивных углеводородов. В аппарате серийного производства индантрона была помещена опытная самовсасывающая мешалка диаметром 400мм, смонтированная на валу специальной конструкции, которая дала возможность использовать многократную рециркуляцию газового реагента через реакционный жидкостной объем. Наработка опытных партий индантрона показала реальную эффективность разработанного перемешивающего устройства. Процесс хлорирования сократился в 8-10 раз. Расход хлора составил 1,05-1,15 по сравнению со стехиометрическими нормами.

Список литературы:

1. А.С.№771089 (СССР). Способ получения алкиларилсульфокислот или кислых алкилсульфатов и устройство для его осуществления /В.Я.Стороженко, В.И. Шабрацкий, В.И. Барвин и др.– Опубл. в Б.И., 1980. – №38.

2. А.С. №1637106 (СССР). Перемешивающее устройство / Шабрацкий В.И., Белкин Д.И. и др.1991.

3. А.С. №16555548 (СССР). Устройство для смешения жидкости с газом / Шабрацкий В.И., Белкин Д.И. и др. Опубл. в Б.И., 1991. – №22.

4. А.С. №1462552 (СССР). Устройство для перемешивания/ Шабрацкий В.И., Галич В.Н. и др.1991.

5. А.С. №1403427 (СССР). Устройство для сульфирования/ Шабрацкий В.И., Чепура И. В. и др.1988.

УДК 547.532:66.011

Кондратов С.А., аль-Хамадани М.Д., Савяк Р.П.