BG64216B1 - Метод за получаване на полиадукти на алкиленови оксиди в реактор с диспергиране на течност в газ - Google Patents

Description

Област на техниката

Изобретението се отнася до нов полунепрекъснат метод и реактор за получаване на полиадукти на алкиленови оксиди чрез реакция на присъединяване на алкиленови оксиди към инициатор на верига, който има поне един активен водород. Тези продукти, по-специално полиадуктите на етиленовия и пропиленовия оксид, се използват главно като нейонни повърхностно активни вещества и полиетерполиоли.

Предшестващо състояние на техниката

Нейонните повърхностно активни вещества се използват широко като омокрители, диспергиращи средства, стабилизатори, емулгатори и антиемулгатори, антипенообразуватели и пенообразуватели и главно като допълнителни химични съставки и функционални флуиди в текстилната, хартиената и целулозната промишленост, фармацевтиката, хранителната промишленост, козметиката, производството на бои и каучук, извличане и обработване на минерали, извличане и екстракция на нефт. По-специално следва да се отбележи използването на нейонните повърхностно активни вещества на базата на естествени или изкуствени мастни алкохоли като главни компоненти при получаването на детергенти за домакинството и индустрията, а също на полиетер-полиоли в качеството на главни междинни продукти при производството на полиуретани (твърди, полутвърди и меки порести материали, каучук, адхезиви, напълнители и др.).

В IT 1 226 405 е описан метод за получаване на полимеризационни продукти на алкиленови оксиди, като изходните продукти са алкиленови оксиди - етиленови и/или пропиленови оксиди, които се използват най-често, вещества, които имат активен или подвижен водороден атом, и подходящи катализатори. В метода от този патент се използва двусекционен реактор, като горната секция е определена като газо-течностен реактор, а долната приемник, разположени хоризонтално. Газо течностната реакция се извършва в горната секция, като инициаторът на верига се доставя от централен разпределител чрез множество разпръскващи дюзи. Долната секция действа като приемник, откъдето през помпа и външен топлообменник реакционният продукт, който идва от горната секция, отново се подава в нея, за да продължи реакцията на полимеризация.

В IT 1 226 406 е описан метод за получаване на полимеризационни продукти на алкиленови оксиди, при който се използва двусекционен реактор, като горната секция е определена като газо-течностен реактор, а долната - като резервоар. Всяка секция е снабдена с множество разпръскващи дюзи. Първата фаза на реакцията се осъществява в долната секция, разположена вертикално, и продължава до получаването на предварително установено количество полимеризационен продукт. След това реакцията на полимеризация се премества в горната секция, разположена хоризонтално, където може да продължи до получаването на желания продукт.

Описаните в посочените патенти методи имат няколко недостатъка. На първо място те използват двусекционни реактори, което води до усложняване на цялата конструкция на инсталацията и увеличаване на разходите; двусекционните реактори също имат отвор за връзка с голям диаметър, а при IT 1 226 406 - поголям брой отвори, като с това се увеличава възможността от загуби на алкиленов оксид, образуване на мъртви зони и вътрешни повърхности, изложени на въздействието на оксида. Поради наличието на вътрешни разпределители в двете секции съотношението повърхност - обем на тези реактори е по-високо, което увеличава възможността от вторични реакции. Конфигурацията от две части и наличието на вътрешни разпределители също водят до създаването на мъртви зони в реактора, което е свързано с трудности при изсушаването и почистването му, и с това се увеличават проблемите при смяна на продукцията.

Следва също да се отбележи, че потокът под силата на тежестта на реакционния продукт, който се събира в горната хоризонтална секция и след това преминава в долната секция, предизвиква обратна дифузия и вследствие на това - прекомерно излагане на въз действие на окислителна среда.

Техническа същност на изобретението

Създаден е метод за получаване на полиадукти на алкиленови оксиди, при който са преодолени недостатъците на предшестващото състояние на техниката.

Съгласно изобретението проблемът е решен с полунепрекъснат метод за получаване на полиадукти на алкиленови оксиди чрез реакция на присъединяване на алкиленов оксид към инициатор на верига, който има поне един активен водород, като методът се характеризира с това, че включва следните етапи:

- осигуряване на реактор, включващ цилиндрично тяло с два диаметъра, разположено вертикално спрямо надлъжната си ос, като горната част на цилиндричното тяло е с поголям диаметър в сравнение с долната част; реакторът е снабден с впускателен и изпускателен отвор, приспособления за пулверизиране на реакционната смес и за пулверизиране на алкиленовия оксид, като тези приспособления са разположени по цялата вътрешна повърхност на горната част на реактора;

- реакторът се зарежда с предварително установен обем течност, включваща инициатора на верига;

- течността се отвежда през изпускателния отвор и се привежда до предварително установена температура чрез средство за топлообмен;

- течността се пулверизира чрез приспособленията за пулверизиране и се подава алкиленовият оксид през приспособленията за пулверизиране, за да се получи междинен течен реакционен продукт, образуващ смес с течния инициатор на верига;

- непрекъснато получаваната смес след привеждане до предварително установена реакционна температура рециркулира, като се пулверизира в горната част на реактора чрез приспособленията за пулверизиране, където сместа реагира с нови количества алкиленов оксид до получаване на краен продукт с желаната дължина на веригата.

Количеството на инициатора на верига обикновено е в границите между крайното количество на продукта и степента на нарастване; степента на нарастване представлява съотношението на молекулната маса на продукта към молекулната маса на инициатора на верига.

Инициаторите на верига, които могат да се използват, са вещества с поне един активен водород съобразен с крайния продукт, който следва да се получи. Примери на вещества, които могат да се използват като инициатори на верига: алкилфеноли като октилфенол, нонилфенол, додецилфенол, динонилфенол, тристирилфенол, естествени и синтетични мастни алакохоли и техни смеси като децилов алкохол, тридецилов алкохол, олеилов алкохол, олеилацетилов алкохол, цетилстеарилов алкохол, ланолин, холестерин, ацетиленов диол; мастни амини и хидрирани амини като лауриламин, олеиламин, амин, получен от масло от кокосов орех, амин от лой, соев амин, соев иминопропиленамин, абиетиленамин; мастни амиди като лауриламид, стеариламид, мастни амиди, получени от масло от кокосов орех, соя и лой, мастни киселини като кокосова, лауринова, лоена, стеаринова, палмитинова, олеинова, миристинова, линолова, абиетинова и нафтенова киселина; сорбитолови естери като монолаурат, монопалмитат, моностеарат, моноолеат, моноабиетат, дилаурат, тристеарат, триолеат, пенталаурат, хексаолеат, хексастеарат; моноглицериди и моностеарати, като например от кокосов орех и глицерол; пентаеритритови естери като мионолаурат, моноолеат и ланолин; етилен гликоли като моно-, ди-, триетилен гликоли и полиетилен гликоли; пропилен гликоли като моно-, ди-, трипропилен гликоли и полипропилен гликоли; блокови полимери на етиленов оксид/пропиленов оксид и произволни последователности на базата на различни инициатори на верига като мастни амини, мастни алкохоли, глицерин, дипропилен гликол и други; масла като рициново, хидрогенирано рициново, норково, лоено и талово; меркаптани като додецил меркаптан.

За да се активира реакцията на алкоксилиране и да се ускори протичането й всеки път, когато е необходимо, в реактора се въвежда катализатор, който може да се диспергира изцяло в инициатора на верига, с цел да се даде начало на реакцията на алкохола in situ.

Особено предпочитан вариант на изпълнение на изобретението е използването на алкален катализатор, избран от групата, включваща хидроксиди и алкохолати на алкални метали и хидроксиди на алкалоземни метали. Могат също да се използват и киселинни катализатори, но те не се предпочитат, тъй като имат недостатък, свързан с увеличаването на концентрацията на диоксан в продукта. Катали заторът може да се добави или в твърда фаза, или като воден разтвор и се въвежда директно във външната рециркулационна тръба, където се смесва предварително с инициатора на верига преди подаването му в реактора.

По желание катализаторът може да се подаде директно в обема на реактора и да се смеси с инициатора на верига в самия реактор.

Преди инициирането на реакцията е необходимо катализираният инициатор на реакцията да се пулверизира, за да се получат фини капчици, диспергирани в обема на реактора. За да се образува тази течна фаза, сместа рециркулира от долната част на реактора през външен контур към горната част, където са монтирани множество пулверизатори, разположени върху вътрешната й повърхност. Инициаторът на верига се диспергира, като се образува пълен конус с ъгъл в границите от 15° до 150°, и за целта се използват пулверизиращи приспособления, които формират капчици с диаметър по Sauter, по-малък от 500 |1ш.

За предпочитане е всеки пулверизатор да се състои от кухо тяло с форма на пресечен конус, което е издадено спрямо стената на реактора в частта с по-голям диаметър. Пулверизаторът е свързан с външния рециркулационен контур. Тялото на пулверизатора е снабдено с множество дюзи, равномерно разположени по повърхността му, през които пулверизираната течна фаза се въвежда в реактора. Следва да се подчертае, че формата на пресечен конус на пулверизатора позволява дюзите да се ориентират по такъв начин, че да снабдяват реактора с пулверизирана течност под формата на пълен конус с много голям ъгъл.

Особено благоприятно е инициаторът на верига да е с такава температура, при която реакцията на присъединяване протича, преди да е добавен алкиленовият оксид, с цел да се намали до минимум времето, за което реакцията се индуцира.

В тази връзка при един предпочитан вариант на изпълнение на изобретението външният контур е снабден с топлообменник за нагряване на катализаторния инициатор на верига по време на рециркулацията.

При един отделен вариант на изпълнение на изобретението в долната част на реактора и във външния рециркулационен контур се поддържа предварително определена температура, за да се предотврати втвърдяването на иници атори на верига с висока точка на топене по време на зареждането и последващото нагряване на инициатора на верига.

Един предпочитан вариант на изобретението предвижда етап, при който преди инициирането на реакцията катализираният инициатор на верига се суши. Изсушаването се извършва в реактора чрез комбинация от вакуумиране и нагряване. При използването на метода съгласно изобретението благодарение на високата степен на диспергиране на катализирания инициатор на верига в газовата фаза в реактора и големия брой на рециркулационни цикли за единица време, е възможно да се намали влагосъдържанието в реактора на по-малко от 50 ppm. С това рязко се намалява количеството на полиетилен гликоли или полипропилен гликоли, които се образуват в същото време като желан продукт.

Алкоксилирането обикновено се извършва при температура, която варира в границите от 70 до 195°С, за предпочитане от 90 до 180°С, в зависимост от вида на продукта, и при относително налягане, което се определя .... отчасти от присъствието на инертен газ, обикновено азот, и отчасти от самия алкиленов оксид. Обикновено относителното налягане в никакъв случай не превишава 6х10² kPa.

Течният алкиленов оксид след това се подава в реактора, където влиза в контакт с инертния газ и фино диспергираните капчици на катализирания инициатор на верига. Оксидът веднага контактува с инициатора на верига, изпарява се и започва да се разтваря в капчиците. Както беше отбелязано по-горе, високата степен на диспергиране на течната фаза в газа дава възможност за бърз обмен на маса и енергия между двете фази, като времето за контакт е равно на времето за движение на капчиците.

Методът съгласно изобретението е особено ефективен, когато се използват алкиленови оксиди, избрани от групата, включваща етиленов, пропиленов, бутиленов оксид и техни смеси.

С протичането на реакцията и увеличаването на молекулната маса долната част на реактора се запълва с реакционен продукт, а получената вследствие на реакцията топлина се отнема с помощта на средство за топлообмен. При един особено благоприятен вариант на осъществяване на изобретението топлообменникът е разположен във външния рецир кулационен контур и е същият, който се използва в предварителния етап за нагряване на течността, съдържаща катализирания инициатор на верига. Този вариант, при който топлообменникът е разположен във външния рециркулационен контур, дава възможност за много добро отдаване на топлината, която се отделя вследствие екзотермичната реакция.

По време на протичането на реакцията подаването на алкиленов оксид се осъществява при автоматичен контрол на масата, налягането и реакционната температура, предавани директно от реактора и реакционния контур, а също се контролира и температурата на подаваната под налягане охлаждаща вода.

Алкиленовият оксид се абсорбира количествено в горната част на реактора, където капчиците от катализирания инициатор на верига фино са диспергирани в газообразната среда, състояща се от инертен газ и алкиленов оксид.

Тъй като алкоксилирането се извършва в течна фаза, се наблюдава прогресивно намаляване на концентрацията на алкиленов оксид в течната маса при придвижването му от свободната повърхност на реактора към дъното.

С намаляването на концентрацията на алкиленов оксид температурата в посока от свободната повърхност на реактора към дъното се увеличава, тъй като реакцията на алкоксилиране е екзотермична.

Поради липса на обратна дифузия механизмът на реакцията съчетава постепенно намаляване на концентрацията на разтворен алкиленов оксид с постепенно увеличаване на температурата на реакционната маса.

От това следва, че за дадена кинетика на реакцията концентрацията на алкиленов оксид в реакционния продукт, който се отвежда откъм дъното на реактора за рециркулация, е по-малка в сравнение със същата концентрация, получена при други методи, и по-специално при използване на реактори с разбъркване и реактори с вътрешни Вентури системи, използващи механизма на дифузия чрез барботиране на алкиленовия оксид.

Друг резултат е, че се подобрява качеството на продукта, който се свързва при вторичните реакции на алкиленовия оксид.

След приключването на реакционната фаза алкиленовият остатък се изпуска и полученият продукт съдържа по-малко от 1 ppm свободен алкиленов оксид.

В някои случаи (само когато това е крайно необходимо) крайният продукт се подлага на десорбция, преди да се охлади и неутрализира. Във всички случаи всички следреакционни етапи могат да се провеждат в същия реактор, който се използва за осъществяване на метода съгласно изобретението.

Един вариант на изобретението предвижда присъединяване на поне един конвенционален реактор и/или реактор от използвания съгласно изобретението вид чрез последователно или паралелно свързване.

Последователното разполагане дава възможност за получаване на полиадукти с висока степен на нарастване за много кратко производствено време, докато паралелното разполагане позволява по-голяма гъвкавост при работа с инсталацията. Този вариант също дава възможност процесът да започне с инициатор на верига в твърдо състояние (който се стопява) , с твърд инициатор на верига под формата на суспензия, като воден разтвор или разтворен в други разтворители или при получаване на полиадукти с голям вискозитет (над 700 cP).

Методът съгласно изобретението дава възможност да се използва инициатор на верига, който е течен, твърд (преди стопяването), под формата на суспензия, като воден разтвор или разтворен в други разтворители и т.н.; по този начин е възможно да се работи с инициатори на верига в широки граници на вискозитет, плътност, парно налягане, молекулна маса, киселинност, степен на ненаситеност и други.

Методът за получаване на полиадукти на алкиленови оксиди съгласно изобретението дава възможност да се постигне висока производителност и благодарение на много високата дисперсност пренасянето на газо-течностния материал е значително подобрено, което води до по-добра абсорбция на алкиленовия оксид за дадено количество инициатор на верига, вид и концентрация на катализатор, парциално налягане на алкиленовия оксид и реакционна температура, а също по-кратко време за сушене за дадено остатъчно съдържание на влага.

Методът съгласно изобретението дава възможност за по-голяма гъвкавост на производствения процес и времето на престой е пократко; с описаната по-горе конфигурация е възможно процесът да започне с инициатор на верига в обем, който е 1 /90 от обема на край ния реакционен продукт, благодарение на което може да се постигне много голяма молекулна маса за една производствена партида или, ако е необходимо, получаване на по-малки количества полиадукт със същото нарастване.

Високата степен на пренасяне на материал дава възможност за постигане на по-благоприятни реакционни условия, а също така по-пълна деаерация и дехидратация на инициатора на верига и в резултат - по-малка степен на образуване на странични продукти и вредни примеси. Полученият продукт е с подобро и по-стабилно качество.

Формата на реактора и отсъствието на вътрешни разпределители осигуряват по-малко съотношение между повърхността и обема и много по-дълго време за контакт между газа и течността в горната част на реактора. Това намалява до минимум съотношението на лицето на повърхнината (S) на метала, изложен на въздействието на газообразния алкиленов оксид, към свободния обем (V) на самия парообразен оксид. Например това съотношение не превишава 1,55 ш'¹ за реактори с капацитет 101 за една партида и 1,30 пг* за реактори с капацитет 50 t за една партида и осигурява много висок концентрационен градиент на алкиленовия оксид в направление от горния към долния край на реактора. Почти пълното отсъствие на остатъчен оксид в реактора и в частност в зоната, в която температурата е най-висока, осигурява по-голяма безопасност, по-специално от гледна точка на опасност от експлозии, в сравнение с конвенционалните реактори, при които диспергирането на оксида се извършва чрез барботиране.

Поради отсъствието на мъртви зони остатъчният продукт в реактора и в свързания с него контур след изпускането на крайния продукт е по-малко от 0,05 kg/m² от вътрешната повърхност на реактора. При използване на метода съгласно изобретението е възможно да се провеждат многобройни производствени цикли или да се променя видът на продукцията, без да има опасност качеството на крайния продукт на дадена партида да се влошава от присъствието на значително количество остатъчен материал от предидущата партида.

Разпределението на пулверизаторите по вътрешната повърхност на горната част на реактора дава възможност да покрият вътрешния му обем на 100%, независимо от нивото на реакционната течност. С това се увеличава до максимална степен пренасянето на материал при всяка степен на нарастване и се намалява до минимум коалесценцията на капчиците върху стените, преди те да достигнат до свободната повърхност на течната фаза. Вътрешната повърхност на горната част на реактора с напълно омокрена от реакционната течност, с което се предотвратява образуването на горещи зони, дължащи се на локални горещи потоци от външната страна на реактора. С това значително се намалява възможността от взрив в самия реактор.

Методът съгласно изобретението осигурява нарастване на масата на инициатора на верига деветдесет и повече пъти, което може да се постигне за един реакционен етап, без да са необходими допълнителни стадии и/или спомагателна вентилация, и/или както е при конвенционалните методи за алкоксилиране, отвеждане на продукта в междинен резервоар.

Друго предимство на настоящото изобретение, по-специално когато се използва за етоксилиране, се състои в пълното отсъствие на механично слепване с парите на алкиленовия оксид, с което се намалява в значителна степен възможността да бъде превишена минималната енергийна граница за експлозия на парите от етиленов оксид.

Неочаквано в сравнение с предшестващото състояние на техниката методът съгласно настоящото изобретение също намалява концентрацията на диоксан в крайния продукт, което е поекологично и по-малко опасно за здравето.

В допълнение към горното използваният в настоящото изобретение тип реактор може да се промивна по-лесно (ако е необходимо) и за по-кратко време, благодарение на по-малкото съотношение повърхност към обем, отсъствие на мъртви зони (отсъствие на вътрешни разпределители и други части вътре в реактора) и по-малкото количество остатъчен материал в края на реакцията. Разпределението на пулверизаторите по вътрешната повърхност на горната част на реактора също осигурява по-добро промиване на цялата вътрешна повърхност на реактора с по-малко количество вода или разтворител. Поради това промиващата течност, която се изпуска от реактора, също съдържа по-малко вредни вещества и следователно по-лесно се регенерира.

Благодарение на конструкционните ха рактеристики на използвания тип реактор и всичките споменати по-горе съпътстващи аспекти, например по-малко количество токсични емисии в края на реакцията и по-малък разход на енергия, поради по-голямата производителност на различните реакционни цикли, методът съгласно изобретението оказва по-слабо въздействие върху околната среда в сравнение с предшестващото състояние на техниката.

Друга аспект на настоящото изобретение е осигуряване на реактор за получаване на полиадукти на алкиленови оксиди чрез присъединителна реакция на алкиленов оксид към инициатор на верига, който има поне един активен водород, като реакторът се характеризира с това, че се състои от цилиндрично тяло с два диаметъра, разположено вертикално спрямо надлъжната си ос, при това горната част на цилиндричното тяло е с по-голям диаметър в сравнение с долната част; реакторът е снабден с впускателен и изпускателен отвор и приспособления за пулверизиране на сместа и алкиленовия оксид, които са разположени и разпределени по вътрешната повърхност на горната част на цилиндричното тяло.

Примери за изпълнение на изобретението

Характеристиките и предимствата на изобретението ще станат очевидни от следващото описание на варианти на изпълнение на описания по-горе метод с помощта на приложената фигура, която представлява схема на устройството и е дадена само като примерно изпълнение.

В съответствие с приложената фигура използваното устройство за осъществяване на метода съгласно изобретението включва реактор 1, състоящ се от цилиндрично тяло с два диаметъра, разположено вертикално спрямо надлъжната си ос, топлообменник 2 и центробежна помпа 3 за рециркулация на реакционния продукт от долната част 4 на реактора 1 през изпускателна тръба 13, топлообменника 2 и рециркулационна тръба 15 към горната част 5 с по-голям диаметър в сравнение с долната част 4. Долната част 4 е снабдена с полутръби и/или специални плочи 6, в които непрекъснато постъпва водна пара или гореща вода под налягане.

Реакционният контур има впускателна тръба 7 за снабдяване на реактора 1 с инициатор на верига. Реакторът 1 е с четири впускателни отвора 8 (само три от тях са показани на фигурата), като всеки от тях е свързан с пулверизатор 9 за пулверизиране на рециркулационния продукт, който се подава в горната част 5 на реактора 1. В реактора 1 са разположени четири отвора 10 (само два от тях са показани на фигурата) и всеки от тях е свързан с пулверизатор 11 за пулверизиране на алкиленовия оксид, който се подава в горната част 5. Реакторът 1 е снабден с изпускателен отвор 12 за рециркулация на междинния реакционен продукт през тръбите 13 и 15.

Всеки от пулверизаторите 9 и 11 представлява кухо тяло с форма на пресечен конус, в което са оформени множество малки дюзи (в дадения пример осем дюзи), издадени навън спрямо кухото тяло на пулверизатора и разположени равномерно върху него.

Пулверизаторите 9 са разположени върху повърхността на горната част 5 на реактора 1. Един от тях е разположен на върха на реактора 1, а другите три са разположени перпендикулярно спрямо надлъжната вертикална ос и в кръг на 120° една спрямо друга. Четирите пулверизатора 11 са разположени симетрично около пулверизатора 9, който е монтиран на върха на реактора 1.

След рециркулационната помпа 3 по направлението на потока и преди топлообменника 2 е монтирана тръба 16 за изпускане на крайния продукт, а след топлообменника 2 е разположена входна тръба 17 за катализатора. Топлообменникът 2 е снабден с гореща или студена вода под налягане с помощта на входна 18 и изпускателна 19 тръба; вместо вода под налягане може да се използва всеки друг конвенционален флуид, например топлопропускливо масло.

През тръбата 7 към реактора 1 се подава течен инициатор на верига до достигане на предварително определена маса. От този момент течността рециркулира с помощта на помпата 3, като преминава през изпускателния отвор 12 и топлообменника 2 и се подава отново в реактора 1 през тръбата 15 и пулверизаторите 9 под формата на фино диспергирани капчици. В същото време през тръбата 17 в рециркулационната тръба 15 се подава катализаторът, който се използва за полимеризацията, при това катализаторът се диспергира изцяло в течната фаза на инициатора на верига, включваща фино диспергирани капчици, съдържащи инициатор на верига, катализатора и вода. Катализираният инициатор на ве7 рига се суши с помощта на топлина и вакуум.

След като се постигнат оптималните условия за задействане на реакцията (температура, концентрация на катализатор, степен на влагосъдържание, налягане и други), започва подаването на алкиленов оксид през тръбата 14, отворите 10 и пулверизаторите 11. С това започва абсорбцията на оксида в капчиците от катализирания инициатор на верига в горната част на реактора 1 и след това - химичната реакция в долната част на реактора 1.

Фактически капчиците се насищат с алкиленов оксид и коалесцират върху свободната повърхност на течната фаза в реактора 1, където протича реакцията на алкоксилиране. След подходящо време на престой течната фаза рециркулира през тръбата 15 и се подава непрекъснато откъм върха на реактора 1 чрез пулверизаторите 9.

По време на рециркулацията течната фаза непрекъснато повишава температурата си, голяма част от която се получава при протичането на силно екзотермичната реакция на алкоксилиране, и се отделя в топлообменника 2, снабдяван през това време с охлаждаща вода под налягане. След това реакцията продължава, като се подава непрекъснато алкиленов оксид, докато се постигне желаното нарастване на молекулите. Продуктът се охлажда и, ако е необходимо, се десорбира и неутрализира, след което се изпуска от реактора и свързания с него контур през тръбата 16 преди започването на следващия цикъл.

Пример 1. Получаване на 10000 kg С12С14 мастен алкохол + 2,8 mol етиленов оксид

Описаният по-горе реактор на инсталацията със съотношение S/V 1,55 ш⁴ се зарежда с 6125 kg С₁₂-С₁₄ мастен алкохол (MV 195) и

2,5 kg NaOH в качеството на катализатор. Материалът се суши при температура 135°С при вакуум под 5 mbar и след като вакуумът се замени с азот и сместа се нагрее до реакционната температура (160°С), се подава 3875 kg етиленов оксид за осъществяване на реакцията при максимално относително налягане 4,75 х 10* kPa.

В края на реакцията продуктът се охлажда, неутрализира и изпуска. Не се провежда десорбция или други обработки.

Цялото време за изпълнение е 170 min от зареждането на първия материал до изпускането на крайния продукт.

Качеството на продукта е следното:

Външен вид при 25°С прозрачен Цвят, АРНА 5 max

Вода (ррш) 100 шах

РН (3% воден разтвор, 25°С) 6-7

Хидроксилно число (mg KOH/g) 176+/-1,5 Полиетилен гликол (мас. %) 0,25 max Остатъци (АА) (ppm) 200 max Диоксан (ppm) 1 max Свободен етиленов оксид (ppm) 0,5 max Пример 2. Получаване на 10000 kg нонилфенол + 9,0 mol етиленов оксид

Описаният по-горе реактор на инсталацията със съотношение S/V 1,55 пг¹ се зарежда с 3569 kg нонилфенол (MW 220) и 2,5 kg NaOH в качеството на катализатор. Сушенето се провежда при 140°С при вакуум, понисък от 5 mbar, след което вакуумът се заменя с водород и сместа се нагрява до реакционната температура (165°). Подава се 6431 kg етиленов оксид за провеждане на реакционния процес при максимално относително налягане 4,75x10* kPa.

След приключване на реакцията сместа се охлажда, неутрализира и изпуска. Не се провежда десорбция или други допълнителни обработки.

Цялото време за изпълнение на експеримента е 185 min от зареждането на първия материал до изпускането на крайния продукт.

Качеството на продукта е следното:

Външен вид при 25°С прозрачна течност Цвят, АРНА 10 max

Вода (ррш) 100 max

РН (3% воден разтвор, 25°С) 6,5+/-0,5 Хидроксилно число (mg KOH/g) 91+/-1 Полиетилен гликол (мас. % )0,25 max Остатъци (АА) (ppm) 200 max Диоксан (ppm) 2 max

Свободен етиленов оксид (ppm) 0,5 max

Claims (15)

1. Патентни претенции

   1. Полунепрекъснат метод за получаване на полиадукти на алкиленови оксиди чрез присъединяване на алкиленов оксид към инициатор на верига, който има поне един активен водород, характеризиращ се с това, че се състои от следните операции:

   - зареждане на реактор с точност с предварително зададен обем, включваща инициатор на верига;

   - отвеждане на течността през отвор и подлагането й на топлообмен в топлообмен ник до достигане на предварително зададена температура и непосредствено след това течността се смесва с катализатор;

   - пулверизиране на течността и подаване на ацетиленов оксид чрез пулверизация, при което се получава междинен течен реакционен продукт, образуващ смес с течния инициатор на верига;

   - установяване на предварително зададена реакционна температура на получената смес, след което тя се подлага на непрекъсната рециркулация чрез пулверизиране при условия за взаимодействие на сместа с нови количества алкиленов оксид до получаване на краен продукт с желана дължина на веригата.
2. 2. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че инициаторът на веригата е избран от групата, включваща алкилфеноли, естествени или синтетични мастни алкохоли и техни смеси, мастни и хидрирани амини, мастни амиди, мастни киселини, сорбитолови естери, моноглицериди и моностеарати, пентаеритритолови естери, етиленгликоли, пропиленгликоли, блокови полимери, получени от етиленов оксид/пропиленов оксид, и полимери, получени от техни произволни последователности на базата на различни инициатори на верига, например мастни амини, мастни алкохоли, глицерин, дипропиленгликол и други, рициново масло, хидрогенирано рициново масло, лой, норково масло, талово масло и меркаптани.
3. 3. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че катализаторът е избран от групата, включваща хидроксиди и алкохолати на алкалните метали и хидроксиди на алкалоземните метали.
4. 4. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че алкиленовият оксид е избран от групата, включваща етиленов, пропиленов, бутиленов оксид и техни смеси.
5. 5. Метод съгласно претенции 1, 2 и 3, характеризиращ се с това, че инициаторът на верига и катализаторът се подлагат на сушене преди подаването на алкиленовия оксид в реактор.
6. 6. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че рециркулиращият междинен течен продукт се подлага на охлаждане в топлообменник до постигане на предварително зададена температура.
7. 7. Метод съгласно претенции от 1 до 6, характеризиращ се с това, че реакционната температура е в границите от 70 до 195°С.
8. 8. Метод съгласно една от предходните претенции от I до 7, характеризиращ се с това, че взаимодействието в реактора протича при относително налягане не повече от бхЮ² кРа.
9. 9. Метод съгласно претенции 1 и 2, характеризиращ се с това, че инициаторът на верига се диспергира под формата на пълен конус с ъгъл, вариращ от 15° до 150°, а диспергираните капчици са с диаметър по Sauter, по-малък от 500 gm.
10. 10. Реактор, използван за осъществяване на метода от претенция 1, характеризиращ се с това, че се състои от цилиндрично тяло (1) с два диаметъра, разположено вертикално спрямо надлъжната си ос, като горната част на цилиндричното тяло е с по-голям диаметър спрямо долната част, и реакторът (1) е снабден с впускателен (8, 10) и изпускателен (12) отвор, приспособления за пулверизиране (9) на реакционната смес и за пулверизиране (11) на алкиленовия оксид, като приспособленията за пулверизиране (9, 11) са разположени върху цялата вътрешна повърхност на горната част на цилиндричното тяло.
11. 11. Реактор съгласно претенция 10, характеризиращ се с това, че приспособленията за пулверизиране (9, 11) се състоят от кухо тяло, издадено спрямо стената на горната част на реактора с по-голям диаметър, като приспособленията за пулверизиране (9,11) са свързани с тръби (14, 15) съответно за рециркулиращия поток и алкиленовия оксид, като върху кухото тяло са монтирани множество дюзи, равномерно разположени върху повърхността му.
12. 12. Реактор съгласно претенции 10 и 11, характеризиращ се с това, че съотношението на повърхнината (S) на метала, изложен на въздействието на газообразния алкиленов оксид, към свободния обем (V) е равно или по-малко от 1,30 пг¹ и има капацитет 501 на партида.
13. 13. Реактор съгласно претенции 10 и 11, характеризиращ се с това, че съотношението на повърхнината (S) на метала, изложен на въздействието на газообразния алкиленов оксид, към свободния обем (V) е равно или по-малко от 1,55 пг¹ и има капацитет 10 t на партида.
14. 14. Реактор съгласно всяка от предходните претенции, характеризиращ се с това, че с реактора (1) е свързан последователно или паралелно поне един конвенционален реактор и/или реактор, за който се претендира в пред9 /

    ходните претенции.
15. 15. Реактор съгласно претенции от 10 до

    14, характеризиращ се с това, че към него е свързан топлообменник (2), в който се осъществява топлообменът.