CS238821B1

CS238821B1 - Esterifying reactor for processing of dimethylterephtalate

Info

Publication number: CS238821B1
Application number: CS822975A
Authority: CS
Inventors: Oldrich Mikula; Mikulas Varga; Milos Bucko; Pavol Mokran; Vincent Stefanik; Frantisek Danilla; Pavol Sitarcik
Original assignee: Oldrich Mikula; Mikulas Varga; Milos Bucko; Pavol Mokran; Vincent Stefanik; Frantisek Danilla; Pavol Sitarcik
Priority date: 1982-04-27
Filing date: 1982-04-27
Publication date: 1985-12-16
Also published as: CS297582A1

Abstract

Účelom vynálezu je dosiahnutie rovnomerne)šieho rozloženia koncentrácie nezreagovane) kyseliny tereftálove] pozdíž esterifikačného reaktora, ako aj zintenzívnenle styku plynnej a kvapalnej fázy pri výrobě dimetyltereftalátu esterifikáciou kyseliny tereftálovej metanolom. Uvedeného účelu sa dosiahne vo vertikálnom reaktore kolonového typu opatřeného vyhrievaným plášťom, v ktorom sú zabudované šitové etáže s otvormi tvaru komolého kužela. Všetky etáže sú opatřené přepadovými rúrkami bez prepadovej hrany a usmerňujúcimi přepážkami pre prietok kvapaliny okrem prvej etáže zhora, ktoré je bez usmerňujúcich prepážok. V hornej časti reaktora je vertikálna vzdialenosť medzi etážemi vačšia než v dolnej časti reaktora. Kvapalný roztok, resp. suspenzia kyseliny tereftálovej sa privádza nad prvú etáž zhora vertikálnou rúrou na spodnom konci šikmo zrezanou, pričom výtokový otvor je nasměrovaný do vertikálnej osi prepadovej rúry tejto etáže.The purpose of the invention is to achieve uniformity unreacted concentration distribution) terephthalic acid] after esterification the reactor as well as intensified gaseous and liquid phase contact during manufacture dimethyl terephthalate by esterification of the acid terephthalic methanol. This purpose is achieved in the vertical a column type reactor equipped with a a heated jacket in which they are incorporated stitching with truncated holes leather. All floors are equipped with overflow tubes without overflow edge a baffles for fluid flow except for the first floor, which is without baffles. At the top of the reactor is the vertical distance between the trays larger than at the bottom of the reactor. liquid solution, respectively. terephthalic acid suspension is fed above the first deck from above vertical pipe at the bottom end obliquely truncated, the outlet opening being directed into the vertical axis of the overflow pipe this deck.

Description

Vynález sa týká esteririkačného reaktora, u ktorého sa rieši vnútorná vostavba horizontálnyini šitovými etážami s přepadovými rúrami bez prepadovej hrany a s usmerňujúcimi přepážkami vhodná na přípravu dimethyltereftalátu esterifikáciou kyseliny tereftálovej metanolom.The present invention relates to an esterification reactor in which an internal installation of horizontal horizontal slats with overflow tubes without an overflow edge and with baffle baffles suitable for the preparation of dimethyl terephthalate by esterification of terephthalic acid with methanol is provided.

Doposial' známe rekatory používané na esterifikáciu roztoku kyseliny tereftálovej parami metanolu sú typu náplňových, resp. etážových kolon. Etáže sú buď klobúčikové, ventilové alebo šitové, pričom vertikálna vzdialenost šitových etáží je konštantná a otvory majú tvar valca. Vyššie uvedené typy reaktorov pracujú kontinuálně, Zriedkavejšie sa používajú diskontinuálne esterifikačné reaktory tvaru stojatých, alebo ležatých nádob, do ktorých sa privádzajú páry metanolu cez vhodné konstruovaný rozdělovač. Pri klobúčikových a ventilových etážach dochádza často k ich zanášaniu usadzovaním tuhých čiastočiek z nastrekovanej kvapalnej suspenzie kyseliny terefátovej. Kontakt plyn — kvapalina nie je dostatočný. Lepší kontakt zaručujú reaktory typu náplňových kolon, avšak tieto sa často rýchlo zanášajú, v dosledku čoho sa znižuje ich výkon. Doposial' známe šitové etáže používané na esterifikáciu kyseliny tereftálovej sice v porovnaní s náplňovými kolonami, resp. s klohúčikovými etážami zabezpečujú lepší kontakt plynnej a kvapalnej fázy, avšak vzhladom na konštrukciu otvorov sa tieto tiež často zanášajú. Rovnaké vertikálně vzdialenosti medzi etážami ako aj rovnaké konštrukčne riešenie všetkých etáží sítového, klobúčikového, resp. ventilového typu zabezpečujú přibližné rovnakú intenzitu premiešavania plynnej a kvapalnej fázy pozdlž celého reaktora. Z hladiska rýchlosti priebehu esterifikácie kyseliny tereftálovej plynným metanolom pri protiprňdnom usporiadaní nie sú vyššie uvedené konštrukcie reaktorov najvyhovujúcejšie.Hitherto known rectors used for esterification of a terephthalic acid solution by methanol vapors are of the type of packed type resp. storey columns. The trays are either cap, valve or sewn, with the vertical spacing of the sewage trays being constant and the openings being cylindrical. The aforementioned types of reactors operate continuously. Rarely, discontinuous esterification reactors in the form of upright or horizontal vessels are used, into which methanol vapors are fed through a suitable designed distributor. In the case of cap and valve trays, they are often clogged by the deposition of solid particles from the sprayed liquid terephthonic acid suspension. Gas-liquid contact not sufficient. Packed column reactors guarantee better contact, but these are often clogged quickly resulting in reduced performance. Previously known sewage trays used for esterification of terephthalic acid in comparison with packed columns, respectively. they provide better contact between the gaseous and liquid phases, but due to the construction of the openings, they are also often clogged. The same vertical distances between the trays as well as the same design solution for all trays of the sieve, cap, resp. of the valve type provide approximately the same mixing intensity of the gas and liquid phases along the entire reactor. In view of the rate of the esterification of terephthalic acid by gaseous methanol in an antifoil arrangement, the above reactor designs are not the most satisfactory.

Vyššie uvedené nedostatky sú odstránené esterifikačným reaktorom podl'a vynálezu, ktorý je tvořený vertikálnou plášťovanou kolonou kruhového prierezu opatřenou šitovými etážami, ktorého podstata spočívá v tom, že vertikálna vzdialenost medzi šitovými etážami v hlavněj reakčnej zóně (horná časť reaktora) je vflčšia než vertikálna vzdialenost medzi etážami v zóně doesterifikovania (dolná časť reaktora). Vertikálna dížka reaktora odpovedajúca hlavnej reakčnej zóně je tvořená minimálně dvomi šitovými etážami. Šitové etáže sú opatřené usmerňujúcimi přepážkami a přepadovými rúrkami bez prepadovej hrany. Otvory v etážach sú kuželovitého tvaru s rozšířením smerom ku spodnej hrané etáže.The above-mentioned drawbacks are overcome by the esterification reactor according to the invention, which consists of a vertical jacketed column of circular cross section equipped with sewage trays, the principle being that the vertical distance between the sewage trays in the main reaction zone (upper part of the reactor) is larger than the vertical distance. between the levels in the zone of doesterification (lower part of the reactor). The vertical length of the reactor corresponding to the main reaction zone consists of at least two sieve trays. The sewage trays are equipped with baffle baffles and overflow pipes without an overflow edge. The openings in the trays are conical in shape and extend towards the lower trays.

Rozdělením esterifikačného reaktora kolonového typu so sítovými etážami na dve časti, kde v hlavnej reakčnej zóně (horná časť reaktora) sú vertikálně vzdialenosti medzi etážami váčšie, než v zóně doesterifikovania (dolná časť reaktora) sa dosiahne rovnomernejšie rozloženie koncentrácie nezreagovanej suspendovanej kyseliny tereftálovej nad etážami pozdlž zariadenia a súčasne sa výrazné zníži možnost tvorby úsad na nástrekovej etáži ako aj na dalších etážach pod nástrekovou etážou. Konštrukcia a usporiadanie otvorov v etážach vo vrcholoch trojuholníka, alebo štvoruholníka zabezpečujú vel'mi intenzívny styk plynnej a kvapalnej fázy. K homogenácii reakčnej zmesi, ako aj k ďalšiemu zintenzívneniu styku plynnej a kvapalnej fázy výrazné prispievajú usmerňujúce přepážky umiestnené striedavo na každej etáži (okrem nástrekovej etáže). Kuželovité vftanie otvorov s rozšířením na spodnej hrané etáže výrazné znižuje možnost zachytávania sa tuhých čiastočiek v otvoroch etáží. Pre zabránenie možnosti vzniku úsad v priestore za ústím prepadovej rúry z hornej etáže a medzi usmerňujúcou přepážkou a vnútornou stěnou reaktora sú v dolnej polovině usmerňujúcej přepážky jeden až dva horizontálně rady otvorov, ktorými može časť kvapaliny, přivedená z hornej etáže, skratom prúdiť kolmo na hlavný směr toku na etáži.By dividing the column type esterification reactor with sieve trays into two parts, where in the main reaction zone (upper part of the reactor) the vertical distances between the trays are greater than in the doesterification zone (lower part of the reactor), a more uniform distribution of unreacted suspended terephthalic acid concentration is obtained. At the same time, the possibility of deposit formation on the spraying tray as well as on other trays below the spraying tray is significantly reduced. The construction and arrangement of the openings in the trays at the tops of the triangle or quadrilateral ensure very intensive contact of the gaseous and liquid phases. Guidance partitions placed alternately on each tray (except for the feed tray) contribute significantly to the homogenisation of the reaction mixture, as well as to further intensifying the gas-liquid contact. Conical drilling of holes with extension on the lower edge of the tray greatly reduces the possibility of trapping solid particles in the tray openings. In order to prevent the possibility of deposits in the space behind the mouth of the overflow pipe from the upper tray and between the baffle baffle and the inner wall of the reactor, there are one or two horizontal rows of holes in the lower half of the baffle baffle. flow direction on the storey.

Navrhované konstrukčně riešenie esterifikačného reaktora možno aplikovat pri výrobě dimetyltereftalátu esterifikáciou kyseliny tereftálovej metanolom pri nízkých až vysokých tlakoch, ako aj pri nízkých až vysokých teplotách, keď nástrekom je buď suspenzný roztok kyseliny tereftálovej, alebo číry zriedený roztok kyseliny tereftálovej. Navrhované riešenie uvažuje protiprúdne usporiadanie prúdov reakčných médií, pričom kvapalina (suspenzia) je privádzaná nad nástrekovň etáž (prvá etáž zhora) a plyn (páry) pod poslednú etáž zhora.The proposed design of the esterification reactor can be applied in the production of dimethyl terephthalate by esterification of terephthalic acid with methanol at low to high pressures as well as at low to high temperatures when the feed is either a slurry of terephthalic acid or a clear dilute terephthalic acid solution. The proposed solution contemplates the countercurrent arrangement of the streams of the reaction media, wherein the liquid (suspension) is fed above the feed deck (first floor from above) and gas (vapors) below the last floor from above.

Na připojených výkresoch je znázorněná celková zostava esterifikačného reaktora —obr. 1, schéma sitovej etáže — obr. 2, detail A sitovej etáže — obr. 3, ako aj priečny rez B—B jedným otvorom etáže — obr. 4. Na obr. 5 je znázorněný bokorys etáže a na obr. 6 priečny rez C—C etáže.The attached drawings show the overall esterification reactor assembly — FIG. 1, schematic of the sieve tray - FIG. 2, detail A of the screen tray - FIG. 3 as well as a cross-section B-B through one opening of the tray - FIG. 4. In FIG. 5 is a side elevation of the tray; and FIG. 6 shows a cross section of the C — C deck.

Esterifikačný reaktor na obr. 1 pozostáva z telesa reaktora 1 kruhového prierezu, ktoré bývá opatřené vonkajšírn plášťom 2, s ktorým vytvára duplikátor umožňujúci nepriame vyhrievanie, resp. chladenie tekutiny prúdiacej vo vnútri telesa reaktora. Vnútorná vostavba telesa reaktora pozostáva zo sítových etáží 9 a nástrekovej etáže 12. Vertikálna vzdialenost medzi jednotlivými etážami je rovnaká, avšak v hlavnej reakčnej zóně (horná časť telesa reaktora) je minimálně jedenapol násobné vačšia než v zóně doesterifikovania (dolná časť telesa reaktora). Počet etáží 9 v hlavnej reakčnej zóně je taký, aby došlo k 70 až 90 %-nej konverzii kyseliny tereftálovej, avšak minimálně rovný dvom (okrem nástrekovej etáže 12 j. V zóně doesterifikovania sa nachádza minimálně jedna etáž 9. Etáže 9 a nástreková etáž 12 sú opatřené přepadovými rúrami bez prepadovej hrany 11 a otvonniThe esterification reactor of FIG. 1 consists of a reactor body 1 of circular cross-section, which is provided with an outer jacket 2, with which it forms a duplicator allowing indirect heating and / or heating. cooling the fluid flowing inside the reactor body. The internal structure of the reactor body consists of sieve trays 9 and a spray tray 12. The vertical distance between the trays is the same, but in the main reaction zone (upper part of the reactor body) is at least one and a half times greater than in the doesterification zone (lower part of the reactor body). The number of trays 9 in the main reaction zone is such that 70-90% conversion of terephthalic acid occurs, but at least equal to two (except for the injection tray 12). There is at least one tray 9 in the doesterification zone. they are provided with overflow pipes without overflow edge 11 and opening

13. Všetky etáže 9 sú opatřené usmerňujúcimi přepážkami 10. Na obr. 2 je pohlad zhora na etáž 9. Otvory 13 v etáži sú rozmiestnené vo vrcholoch trojuholnika, resp. štvoruholníka. Detail A na obr. 3 znázorňuje rozmiestnenie otvorov 13 na etáži vo vrcholoch trojuholnika. Otvory 13 na etáži majú šikmé steny 14, takže majú tvar komolého kužefa so širšou základnou na spodnej hrané etáže, ako je to znázorněné na obr. 4, rez. B—B. Usmerňujúce přepážky 10 znázorněné na obr. 2 a na obr. 5 sú upevněné na hornej straně každej etáže 9. Na všetkých etážach 9 je počet usmerňujúcich prepážok 10 rovnaký, avšak na každej z týchto etáží je aspoň jedna usmerňujúca přepážka. Pri dvoch a viac usmerňujúcich přepážkách sú tieto usporiadané striedavo. Rozmiestnenie štyroch usmerňujúcich prepážok je znázorněné na obr. 2 a na obr. 5. Prvá smerňujúca přepážka 10 etáže 9 počítajúc od prepadovej rúry zasahujúcej z hornej etáže smerom k otvoru vlastnej prepadovej rúry je opatřená v dolnej polovině až dvorní horizontálnymi radmi otvorov 15. Pri dvoch radoch otvorov 15 sú tieto rozmiestnené vo vrcholoch trojuholnika, ako je to ukázané na obr. 6, rez C—-C. Nástrek do reaktora sa privádza rúrou 3, obr. 1, ktorá je na dolnoni konci šikmo zrezaná, pričom výtokový otvor je nasměrovaný do osi prepadovej rúry 10 nástrekovej etáže 12. Rúra 3 je umiestnená na opačnej straně reaktora, než je přepadová rúra 10 nástrekovej etáže 12. Uhol zrezania rúry 3 je aspoň 10°, výhodné 30°.13. All trays 9 are provided with baffle baffles 10. In FIG. 2 is a top view of the floor 9. The openings 13 in the floor are disposed at the tops of the triangle, respectively. quadrangle. Detail A in FIG. 3 shows the arrangement of the openings 13 on the tray at the apex of the triangle. The openings 13 on the deck have sloping walls 14, so that they have the shape of a truncated cone with a broader base on the lower edge of the deck as shown in FIG. 4, IMO Res. B-B. The baffle baffles 10 shown in FIG. 2 and FIG. 5 are mounted on the upper side of each tray 9. On all trays 9, the number of baffle baffles 10 is the same, but on each of these baffles there is at least one baffle baffle. The two or more baffle baffles are arranged alternately. The arrangement of the four baffle baffles is shown in FIG. 2 and FIG. 5. The first baffle 10 of the tray 9, counting from the overflow pipe extending from the upper tray toward the opening of the actual overflow pipe, is provided with horizontal rows of apertures 15 in the lower half to the yard. At two rows of apertures 15 FIG. 6, section C-C. The feed to the reactor is fed through the pipe 3, FIG. 1, which is obliquely cut at the lower end, the outlet opening being directed to the axis of the overflow tube 10 of the feed tray 12. The pipe 3 is located on the opposite side of the reactor to the overflow pipe 10 of the feed tray 12. preferably 30 °.

Vlastný proces esterifikácie je obdobný ako v iných používaných vertikálnych protiprúdnych esterifikačných reaktoroch kolónového typu. Nástrek sa privádza zhora rúrou 3, plynný metanol zdola rúrou 4. Reakčná zmes sa odvádza na spodu reaktora 1 rúrou 5 a nezreagovaný plynný metanol, ako aj ďalšie plynné podiely sa odvádzajú na hlavě reaktora rúrou 6. Reakčná zmes v telese reaktora 1 je vyhrievaná, resp. chladená teplonosným médiom, ktoré vstupuje do duplikátora 2 rúrou 7 a vystupuje rúrou 8. Nastrekovaná kvapalná zmes, resp. suspenzia postupuje po jednotlivých etážach 9 medzi usmerňujúcimi přepážkami 10 smerom dole přepadovými rúrami 11. Plynný metanol prúdi cez otvory 13 v etáži a vo formě bublin prechádza cez kvapalinu smerom hoře, pričom pod každou etážou sa vytvára tzv. plynný vankúš. Vynález možno použit pre esterifikáciu kyseliny tereftálovej v roztoku, resp. v suspenzii plynným metanolom pri výrobě dimetyltereftalátu — DMT.The actual process of esterification is similar to that of other used vertical countercurrent esterification reactors of the column type. The feed is fed from above through the pipe 3, the methanol gas from the bottom through the pipe 4. The reaction mixture is discharged at the bottom of the reactor 1 through the pipe 5 and the unreacted methanol gas as well as the other gaseous components are discharged from the reactor head through the pipe 6. respectively. cooled by the heat transfer medium which enters the duplicator 2 through the pipe 7 and exits through the pipe 8. The liquid mixture to be injected, respectively. the slurry proceeds in individual trays 9 between the baffle baffles 10 down through the overflow tubes 11. The methanol gas flows through the openings 13 in the tray and in the form of bubbles passes through the liquid upwards, forming a so-called underneath each tray. gas pillow. The invention can be used for the esterification of terephthalic acid in solution, respectively. in suspension with methanol gas to produce dimethyl terephthalate - DMT.

Claims

238821 5 tubes without overmolding 11 and openings13. All trays 9 are provided with baffles 10. FIG. 2 is a plan view of trays 9. Holes 13 in the tray are located at the apexes of a triangle or a rectangle. Figure 3 shows detail of the apertures 13 on the tray in the top of the triangle. The tray openings 13 have inclined walls 14 so that they have the shape of a co-cone with a wider base of the lower tray, as shown in FIG. B — B. The baffles 10 shown in FIGS. 2 and 5 are mounted on the upper side of each tray 9. At each tray 9, the number of baffles 10 is the same, but there is at least one baffle for each tray. The two or more guide baffles are arranged alternately. The arrangement of the four baffles is shown in FIGS. 2 and 5. The first baffle 10 of the tray 9 counts from the baffle tube extending towards the baffle opening itself. In the two rows of apertures 15, these are located at the apexes of the triangle as shown in Fig. 6, section C-C. The reactor feed is fed through the pipe 3, Fig. 1, which is obliquely cut at the lower end, the outlet opening being directed to the overflow pipe 10 of the feed tray 12. The pipe 3 is located on the opposite side of the reactor than the overflow pipe 10 of the spray tray 12 The pipe cutting angle 3 is at least 10 °, preferably 30 °. The actual esterification process is similar to the other conventional co-type esterification reactors used. The feed is fed through the gas 3, the gaseous methanol from the bottom 4. The reaction mixture is removed at the bottom of the reactor by means of 5 and unreacted gaseous methanol as well as other gaseous effluents are discharged through the reactor head through the tube 6. The reaction mixture in the reactor body 1 is heated, respectively. cooled by a heat transfer medium which enters the duplicator 2 through the tube 7 and the outlet 8. The injected liquid mixture, respectively the suspension, proceeds through the stages 9 between the baffles 10 downstream of the overflow tubes 11. The gas ethanol flows through the openings 13 in the tray and in the container. -the bubble passes through the liquid upward, creating a bubble below each tray. gas cushion. The invention can be used for the esterification of terephthalic acid in a solution or a solvent. in a suspension of gaseous methanol in the production of dimethyl terephthalate - DMT. OBJECT

An esterification reactor for the preparation of di-methyl terephthalate by esterification of a solution or a suspension of terephthalic acid formed by a vertical column of a circular non-cutter equipped with a duplicator with mesh trays provided with openings and overflow tubes without an overflow edge with a counter-flow arrangement of liquid flow. a particular slurry and gas, wherein the gas is fed to the bottom of the reactor, characterized in that the vertical distance between the intermediate plates (9) and between the sieve plate (9) and the spray tray (12) is at least 1.5 times greater than the vertical reaction zone the distance between the stages (9) in the doesterification zone, the trays (9) are provided with baffles (10), and the feed feed is carried out by a vertical pipe (3) on the re-actuator head.

2. The esterification reactor according to claim 1, wherein the openings [13] in the sieve trays (9) and in the spray tray (12) have inclined walls (14) so that they have a truncated cone shape with a wider base on the bottom. storeys, where these openings are located in all floors in the triangular, respectively. in the quadrilateral peaks. VYNALEZU

3. An esterification reactor as claimed in claim 1, wherein the baffles (10) are positioned alternately on the top of the tray (9), wherein the first baffle wall is located closest to the goblet inlet (11) from the top tray that is, in the lower half it is provided with one to two horizontal rows of circular holes (15), which at two rows are located at the apexes of the triangle.

4. An esterification reactor as claimed in claim 1, wherein the vertical pipe (3) of the feed line is located above the feed tray (12) on the opposite side of the feed tray (11) of the spray tray (12). however, closest to the vertical axis of the actuator, wherein the lower portion of the pipe (3) is obliquely cut at an angle of at least ten degrees, but at most sixty-degree outflow opening is directed to the vertical overflow pipe (11) of the spray gun (12).

5. The esterification reactor according to claim 1, wherein at least two trays (9) and at least two levels (9) are located in the main reaction zone located below the feed stage (12). is at least one (9). 3 sheets of drawings