CS263434B1

CS263434B1 - The method of chemical instalations cooling intensity increase

Info

Publication number: CS263434B1
Application number: CS868516A
Authority: CS
Inventors: Milos Ing Cepicky; Lubos Ing Sadlo; Miroslav Pilny; Ladislav Pech; Libor Ing Tomola
Original assignee: Cepicky Milos; Sadlo Lubos; Miroslav Pilny; Ladislav Pech; Libor Ing Tomola
Priority date: 1986-11-22
Filing date: 1986-11-22
Publication date: 1989-04-14
Also published as: CS851686A1

Abstract

Způsob zvýšení intenzity chlazení chemických zařízení například oxidátoru pro oxidaci směsi g-xylenu a p-metyltoluylátu vzduchem při výrobě dimetyltereftalátu. Pod3tata způsobu spočívá v tom, že rychlost cirkulace chladicího média je udržována škrtícím členem na takové hodnotě, že ztráta třením činí 30 až 90 0 rozdílu potenciální energie mezi hladinou v separátoru a polohou tohoto škrtícího členu při rychlosti, při které je tok v trubkách v rozmezí toku bublinkového az prstencovéhoMethod of increasing cooling intensity chemical devices such as an oxidizer for oxidizing the mixture of g-xylene and p-methyltoluylate air in the production of dimethyl terephthalate. The essence of the method is that that the coolant circulation rate is maintained by a throttle member on such a value that the friction loss is 30 to 90% potential energy difference between the surface in the separator and the position of the throttle a member at the rate at which the flow is v tubes in the range of the bubbling az annular

Description

Vynález se týká způsobu zvýšení intensity chlazení chemických zařízení,například oxidátoru při oxidaci směsi p-xylenu a p-metyltoluylátu vzduchem, což je první reakční stupeň při výrobě dimetyltereftalátu z p-xylenu·The present invention relates to a process for increasing the cooling rate of chemical devices such as an oxidizer when oxidizing a mixture of p-xylene and p-methyltoluylate with air, which is the first reaction step in the production of dimethyl terephthalate from p-xylene.

Oxidace se provádí ve stojatých nádobách, kde do předložené kapalné směsi p-xylenu, p-metyltoluylátu a katalyzátoru se uvádí vzduch. Uvolněné reakční teplo se odvádí odpařováním vody v chladicím systému, sestávajícím obvykle z trubkového svazku uvnitř oxidátoru a z vnějšího pláště, separátoru parovodní směsi a cirkulačního potrubí, umožňujícího průtok vody ze separátoru do spodku výměníku a odvod parovodní směsi do separátoru· Napájení je zavedeno do separátoru nebo do sestupné části cirkulačního okruhu, vzniklá pára, obvykle při přetlaku 30 až 100 kPa, se odvádí do systému páry o velmi nízkém tlaku k otopu vhodných aparátů· Reakční teplota je dána chemickými hledisky a pohybuje se v_ rozmezí 140 až 160 ^ο0>ρίί čemž je známo, že za vyšších teplot dochází ve vyšší míře k nežádoucím vedlejším reakcím a tudíž ke snižování výtěžku. Výkon oxidátoru je určen rychlostí odvodu tepla, ovlivňovanou především teplotním spádem mezi reaktorem a chladicím systémem* Z hlediska použitelnosti vyrobené páry je žádoucí držet tlak v separátoru páry a tudíž i teplotu v něm na co nejvyšší hodnotě·The oxidation is carried out in upright containers, where air is introduced into the present liquid mixture of p-xylene, p-methyltoluylate and catalyst. The released reaction heat is dissipated by evaporating water in a cooling system, usually consisting of a tube bundle inside the oxidizer and an outer jacket, a steam-water separator and a circulation pipeline allowing the water to flow from the separator to the bottom of the exchanger and to the descending part of the circulation circuit, the generated steam, usually at an overpressure of 30 to 100 kPa, is discharged into a very low pressure steam system to heat suitable apparatuses · The reaction temperature is given by chemical considerations and ranges from 140 to 160 ^ο 0> ρίί it is known that, at higher temperatures, unwanted side reactions occur to a greater extent and thus reduce the yield. The output of the oxidizer is determined by the heat dissipation rate, mainly influenced by the temperature gradient between the reactor and the cooling system. * From the point of view of the usability of the produced steam, it is desirable to keep the pressure in the steam separator and therefore

Z hlediska výkonu je tedy žádoucí nejvyšší teplotní spádj hlediska výtěžku a využití odpadní páry vědou naopak k požadavku nejnižšího teplotního spádu· Používaný pracovní režim oxidace je pak kompromis mezi oběma těmito hlediska· Používá se například teplota 150 °C a přetlak v separátoru chladicího systému 60 kPa, čímž je určen jak výkon oxidace, tak i při daném katalyzátoru množství vznikajících reakčních produktů·From the performance point of view, the highest temperature gradient in terms of yield and utilization of waste steam is, on the contrary, the requirement of the lowest temperature gradient. · The oxidation operating mode used is a compromise between the two aspects. For example 150 ° C and 60 kPa to determine both the oxidation performance and the amount of reaction product formed for a given catalyst.

Z teorie cirkulačních vařáků je známo, že teplota se mění po délce výměníku tak, že do výměníku vstupuje voda o teplotě stejné, jako je v separátoru a tudíž určené tlakem v separátoru, ohřívá se postupně k bodu varu, jehož teplotaIt is known from the theory of circulation digesters that the temperature varies along the length of the exchanger so that water entering the exchanger at the same temperature as in the separator and thus determined by the pressure in the separator is gradually heated to the boiling point whose temperature

Es* je vyšší než teplota v separátoru a pak postupně klesá až k teplotě, která je přiměřeně tlakové ztrátě výstupního potrubí vyšší než teplota separátoru. Konkrétní průběh těchto teplot, a tím i střední teplotní spád závisí na výškovém uspořádání zařízení, konstrukci výměníků a jejich vstupníoh a výstupních potrubí a na tepelném toku.Es * is higher than the temperature in the separator and then gradually decreases to a temperature that is reasonably higher than the separator temperature, corresponding to the pressure loss of the outlet pipe. The actual course of these temperatures, and hence the mean temperature gradient, depends on the height arrangement of the equipment, the design of the exchangers and their inlet and outlet pipes, and the heat flow.

Zvýšení intenzity chlazení chemických zařízení zvýšením teplotního spádu při stejné teplotě v oxidátoru a stejném tlaku v separátoru,při kterém se chladící médium uvádí do reakčního prostoru prostředniotvím teplosměnného svazku trubek, umístěného v reakčním prostoru lze zvýšit způsobem podle tohoto vynálezu. Podstata spočívá v tom, že rychlost oběhu chladícího me'dia, například vody, je udržována škrticím členem na takové hodnotě, že ztráta třením činí 30 až 90 % rozdílu potenciální energie mezi hladinou v separátoru a polohoutohoto škrtícího členu při rychlosti, při které jě tok v trubkách v rozmezí toku bublinkového až prstencového.Increasing the cooling rate of the chemical devices by increasing the temperature gradient at the same temperature in the oxidizer and the same pressure in the separator at which the cooling medium is introduced into the reaction space through the heat exchange tube bundle located in the reaction space can be increased by the method of the invention. The principle is that the speed of circulation of the cooling medium, for example water, is maintained by the throttle at such a value that the friction loss amounts to 30 to 90% of the potential energy difference between the level in the separator and the throttle position at the flow rate in tubes ranging from bubble to annular flow.

Zvyšováním odporu vstupního potrubí se snižuje tlak na vstupu do výměníku a voda začne vřít při nižší teplotě. Zvyšováním odporu vstupního potrubí se sníží rychlost cirkulace, sníží se výška výměníku, zatopená pouze kapalnou fází, sníží se tlak na spodu výměníku a zvýší se suchost páry, vystupující z výměníku. Důsledkem těchto změn je pokles střední teploty vody a parovodní směsi ve výměníku a z toho plynoucí vzrůst tlakového spádu.Increasing the resistance of the inlet pipe reduces the pressure at the exchanger inlet and the water starts boiling at a lower temperature. Increasing the resistance of the inlet pipe will reduce the circulation rate, reduce the height of the exchanger, flooded only by the liquid phase, reduce the pressure at the bottom of the exchanger and increase the dryness of the steam exiting the exchanger. The consequence of these changes is a decrease in the mean temperature of the water and steam-water mixture in the exchanger and the resulting increase in pressure drop.

Hodnota vloženého odporu se vypočte z rozdílu potenciální energie mezi hladinou v separátoru a místem, kam bude vložen tak, aby při rychlosti, při které je tok v trubkách bublinkový net pístový činila ztráta třením 30 až 90 % rozdílu potenciální energie.The value of the embedded resistance is calculated from the potential energy difference between the level in the separator and the location where it will be inserted so that at the rate at which the bubble net piston flow is a friction loss of 30 to 90% of the potential energy difference.

Pro bližší objasnění podstaty vynálezu jsou dále uvedeny příklady provedení.In order that the invention may be more fully understood, the following examples are provided.

Příklad 1Example 1

Oxidátor je vybaven teplosměnným svazkem,sestávajícím ze 72 trubek 57 x 3» 5 mm (vnější průměr x tlouaíka stěny) délky 7,5 m, separátorem s hladinou 2,5 m nad úrovní horního konce trubkového svazku.The oxidizer is equipped with a heat exchange bundle consisting of 72 tubes 57 x 3 »5 mm (outside diameter x wall thickness) 7.5 m long, with a separator with a level of 2.5 m above the level of the upper end of the tube bundle.

434434

- 3 Cirkulační potrubí má průměr 0,1 m, Při přetlaku v separátoru 60 kPa a teplotě v oxidátoru 150 °C se odvádí 1900 kW_o Po zahrazení regulačního ventilu světlosti 0,065 m, otevřeného na 20 % zdvihu kuželky se dosáhne chladicího výkonu 1 900 kW již při teplotě v oxidátoru 144 °C·- 3 The circulation piping has a diameter of 0.1 m. At a pressure of 60 kPa in the separator and a temperature of 150 ° C in the oxidizer, 1900 kW is removed. _O After blocking the 0.065 m orifice valve open at 20% of the plug stroke already at 144 ° C oxidizer temperature ·

Příklad 2Example 2

Zařazením stejného regulačního ventilu jakb v příkladu 1 se při teplotě v oxidátoru 150 °C dosáhne chladicího výkonu 2 180 kW.By incorporating the same control valve as in Example 1, a cooling power of 2,180 kW is achieved at a temperature in the oxidizer of 150 ° C.

Claims

A process for increasing the cooling rate of chemical devices, such as an oxidizer, by oxidizing a mixture of p-xylene and p-methyltoluylate with air in the production of dimethyl terephthalate, wherein the refrigerant is introduced into the reaction space via a heat exchange tube bundle located in the reaction space; Characterized in that the speed of circulation of the cooling medium, such as water, is maintained by the throttle at a value such that the friction loss is 30 to 90% of the potential energy difference between the level in the separator and the throttle position at speed. in which the flow in the tubes is in the range of bubble to annular flow ·