Vynález se týká reaktoru pro katalytické hydrogenace v kapalné fázi.
Kapalné hydrogenace lze provádět v kapalné nebo plynné fázi. Reakce v kapalné fázi má význam hlavně u malotonážních výrob nebo v případě výrob látek s vysokým bodem varu. V současné době používaná zařízení pro hydrogenace v kapalné fázi řeší míchání buS použitím mechanického míchadla nebo pomocí recirkulace plynné, popřípadě kapalné fáze. V případě recirkulace plynné f fáze se tato přivádí ke dnu nádoby pomocí rozdělovačů různých provedení. Jinou možností je uspořádání reaktoru s recirkulací kapalné fáze a její rozstřikování do plynného prostoru. Oba uvedené způsoby kladou značné nároky na cirkulační čepadlo a rozptylovací zařízení, zejména v případě použití suspenzních katalyzátorů. Hydrogenační reaktory s mechanickými míchaály jsou vybaveny přívodem plynu ke dnu nádoby pod míchadlo, kterým je plyn rozptylován do kapaliny. Účinnost tohoto způsobu rychle kleaá při nízkých průtocích plynu, které jaou běžné při šaržovitých katalytických hydrogenacích. Tento problém se obvykle řeší recirkulací plynné fáze, čímž však vznikají potíže spojené s kondenzací plynné fáze a s instalací kompresoru.
Odstranění zmíněných nedostatků napomáhá řešení podle vynálezu, jehož podstatou je reaktor pro katalytické hydrogenace v kapalné fázi, sestávající z nádoby, opatřené uvnitř narážka» mi, v níž jsou na společném hřídeli upevněna míchadla, přičemž hřídel, který je umístěn v ose nádoby reaktoru, je dutý a v horní části Je opatřen otvory. Dutý hřídel je Opatřen soustavou tří míchadel, z nichž spodní tvoří axiální lopatková míchadlo, střední je samonasávaci míchadlo. Nádoba je opatřena soustavou vertikálních trubkových narážek a samostatným přívodem plynu. Dutý hřídel je nad hladinou kapaliny v nádobě opatřen nejméně dvěma otvory, které spojuji prostor nad hladinou kapaliny s dutinou v hřídeli a v místě uchycení samonasávacího míchadla je opatřen nejméně dvěma otvory, které jsou spojnicí dutiny hřídele s vnitřním prostorem samonasávacího míchadla. Lopatkové axiální míchadlo je upevněno na dutém hřídeli ve výšce 0,05 až 0,3 průměru nádoby od jejího dna, samonasávaci míchadlo je upevněno na hřídeli ve výěce 0,25 až 0,5 výšky hladiny kapaliny ode dna nádoby a diskové.radiální míchadlo je upevněno na hřídeli ve výšce 0,6 až 0,8 výšky hladiny kapaliny ode dna nádoby. Soustava vertikálních trubkových narážek umístěná v nádobě je tvořena nejméně třemi narážkami, umístěnými radiálně, přičemž každá narážka je tvořena nejméně jednou řadou rovinných trubek a šířka narážky je 0,1 až 0,35 průměru nádoby. Samostatný přívod plynu sestává nejméně ze dvou přívodných ti*ubek a rozdělovače plynu, přičemž přívodní trubky jeou vyvedeny jedním koncem nad hladinu kapaliny v nádobě a druhým koncem jsou zaústěny do rozdělovače plynu. Rozdělovač plynu je tvořen nejméně dvěma segmenty opatřenými na horní straně otvory a na obou koncích víčky, přičemž počet segmentů je «hodný s počtem přívodních trubek.
Hlavni výhodou uspořádání podle vynálezu je rychlá a účinná dispergacs plynné fáze a současně zajištění vznosu suspenzního katalyzátoru tím, že hydrogenační plyn je nasáván z prostoru nad hladinou v důsledku podtlaku vzniklého za lopatkami diskového radiálního míchadla a za pracovními elementy samonasávacího míchadla a tím, že je dokonale dispergován pomocí lopatkového axiálního míchadla.
Trubkové, radiálně umístěné vertikální narážky potlačením krouživého pohybu kapalné fáze při rotaci míchadla příznivě ovlivňují nasávání a dispergací plynné fáze a současně plní funkci chladicí plochy za účelem intenzivního odvodu tepla z reaktoru.
213 247
Příkladné provedení zařízení podle vynálezu je znázorněnó na připojených výkresech, kde: obr. 1 představuje podélný řez zařízení podle vynálezu, obr. 2 představuje příčný řez zařízením dle obr. 1, vedený rovinou A-A, obr. 3 představuje rozdělovač plynu, obr. 4 představuje radiální disková míchadlo, obr. 5 představuje samonaaavací trubková míchadlo, obr. 6 představuje axiální lopatkové míchadlo, obr. 7 představuje samonasávací turbinová míchadlo, obr. 8 představuje příčný řez míchadlem dle obr. 7.
Zařízení, znázorněné na výkresech, je tvořeno nádobou 1, opatřenou vstupním hrdlem 21 hydrogenačního plynu. Nádoba 1 je tovřena pláštěm a dvěma klenutými dny, přičemž celková výška nádoby 1 je 1,5 až 2,5 násobkem průměru nádoby 1. V nádobě 1 je radiálně rozmístěno 6 vertikálních trubkových narážek 2, tvořených dvěma řadami trubek, přičemž celková šířka narážek 2 činí 0,1 až 0,35 průměru nádoby 1. Vnější průměr trubek tvořících narážku 2» Je 0,02 až 0,05 průměru nádoby 1. Dutý hřídel 2, na němž jsou umístěna míchadla 4, 2 a 2> je umístěn v ose nádoby 2, . přičemž jeho epodní část zasahuje až do vzdálenosti 0,05 až 0,3 průměru nádoby 1 od dna a dutý hřídel 2 nad hladinou kapaliny v nádobě 1 dva otvory 17. propojující dutinu hřídele 2 3 Profl torem nad hladinou kapaliny a v místě uchycení samonasávacího míchadla 2 je opatřen čtyřmi otvory 18, které zajišťují propojení, dutiny v hřídeli 2 8 vnitřním prostorem samonasávacího míchadla 2· Na dutám hřídeli 2 Jeou. upevněna tři míchadla, z nichž spodní, axiální lopatkové míchadlo 4 je umístěno ve výšce 0,05 až 0,3 průměru nádoby 1 od dna a je vytvořeno třemi šikmo skloněnými lepatkami 20. jejichž úhel sklonu, vzhledem k horizontální rovině, je v rozmezí 20 0 až 60 0 tak, že horní hrany lopatek 20 jsou při rotaci náběžná, přičemž obvodová kružnice míchadla 4 je 0,1 až 0,25 průměru nádoby 1. Střední, samonasávací míchadlo 2 Je umístěno ve výšce 0,25 až 0,5 výšky hladiny kapaliny v nádobě 1 nad dnem a je tvořeno čtyřmi trubkovými rameny 16. na konci seříznutými pod úhlem 30 0 až 60 0 tak, že seříznutá část trubky 16 je při rotaci na podtlakové straně trubkového ramene 16. která je prostřednictvím otvoru v náboji 15 i v hřídeli 2 epojeno s dutinou v hřídeli 2, přičemž průměr míchadla 2 Je 0,15 až 0,35 průměru nádoby 1. Horní radiální diskové míchadlo g je umístěno ve výšce 0,6 až 0,8 výšky hladiny kapaliny v nádobě 1 nad dnem a je tvořeno diskem 13. Jehož průměr odpovídá 0,15 až 0,35 průměru nádoby 1 a na jeho spodní etraně je umístěno 12 rovných lopatek 14 obdélníkového tvaru. Pod radiálním diskovým míchadlem £ je umístěn dělený rozdělovač χ plynu, sestávající ze dvou segmentů 8, na horní etraně opatřených otvory 10 a na obou koncích uzavřených víčky 11 a ze stejného poč tu přívodních trubek £, zaústěných jedním koncem do segmentů 8 a druhým koncem vyvedených nad hladinu kapaliny v nádobě 1.
Jinou Možností příkladného provedení je použití samostatných přívodních trubek £ jako přívod plynu pod radiální disková míchadlo 6.
U dalšího možného provedení je samonasávací trubková míchadlo 2 nahrazeno samonasávacím turbinovým'míchadlem podle obr. 7 a 8, která je tvořeno dvěma disky 22, mezi nimiž je upevněno 12 radiálních lopatek 24, přičemž průměr samonasávacího turbinového míchadla i jeho výškové umístění jsou shodná a provedením v případě použití samonasávacího trubkového míchadla 2·
Použitím zařízení podle vynálezu ae vynálezu ae dosáhne vyššího účinku tím, že systém rotačních míchadel zajištuje nasávání plynu z prostoru nad hladinou a jeho účinnou disperzi za současného vznosu euspanzního katalyzátoru v míchané vsázce.
Systém vertikálních trubkových narážek potlačuje krouživý pohyb kapaliny v nádobě a zajištuje intenzivní odvod reakčního tepla z kapalné vsázky.
Tímto způsobem lze zkrátit reakční dobu a odstranit problémy spojené s nucenou recirkulací hydrogenačního plynu.
Zařízení podle vynálezu je vhodné zejména jako hydrogenační reaktor pro reakce v kapalné fézi. V tomto případě je do reaktoru přiváděn vodík, který po rozpuštění za teplot do 150 °C a za tlaků do 3 MPa, reaguje za vývinu velkého množství reakčního tepla.
Účelem zařízení podle vynálezu je ekonomické zajištění obou základních chemicko-inženýrakých požadavků, rychlé a účinné absorpce vodíku v roztoku a odvod tepla.
V níže uvedené tabulce jaou uvedeny příkladné parametry a dosahované hodnoty u míchaného
reaktoru pro katalické hydrogenace |
v kapalné fázi. |
|
pracovní objem reaktoru |
/m5/ |
5,0 |
frekvence otáček hřídele |
/min-3-/ |
300 |
celkový příkon míchadel |
/kW/ |
10,5 |
molární přenos vodíku |
/kMol .m-3h-1/ |
1,8 |
teplosměnné plocha narážek |
/m1 2/ |
15,5 |
teplosměnné plocha pláště |
/m2/ |
13,5 |
součinitel prostupu tepla |
/W.m-2.K-1/ |
480 |
pracovní teplota |
/ °C/ |
80 - 100 |
pracovní tlak |
/MPa/ |
0,5 |
doba reakce |
/h/ |
4-6 |
|
p Se d mě i |
V Y N Á L E |