EA036977B1 - Tubular reactor - Google Patents
Tubular reactor Download PDFInfo
- Publication number
- EA036977B1 EA036977B1 EA201900179A EA201900179A EA036977B1 EA 036977 B1 EA036977 B1 EA 036977B1 EA 201900179 A EA201900179 A EA 201900179A EA 201900179 A EA201900179 A EA 201900179A EA 036977 B1 EA036977 B1 EA 036977B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- reactor
- enb
- vnb
- partitions
- design
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F10/00—Homopolymers and copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond
- C08F10/04—Monomers containing three or four carbon atoms
- C08F10/08—Butenes
- C08F10/10—Isobutene
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
- B01F25/40—Static mixers
- B01F25/42—Static mixers in which the mixing is affected by moving the components jointly in changing directions, e.g. in tubes provided with baffles or obstructions
- B01F25/43—Mixing tubes, e.g. wherein the material is moved in a radial or partly reversed direction
- B01F25/431—Straight mixing tubes with baffles or obstructions that do not cause substantial pressure drop; Baffles therefor
- B01F25/4316—Straight mixing tubes with baffles or obstructions that do not cause substantial pressure drop; Baffles therefor the baffles being flat pieces of material, e.g. intermeshing, fixed to the wall or fixed on a central rod
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/24—Stationary reactors without moving elements inside
- B01J19/2415—Tubular reactors
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F110/00—Homopolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond
- C08F110/04—Monomers containing three or four carbon atoms
- C08F110/08—Butenes
- C08F110/10—Isobutene
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к конструкциям химических реакторов, в частности к конструктивному выполнению горизонтальных реакторов идеального вытеснения, и может быть использовано для изомеризации винилнорборнена (ВНБ) в этилиденнорборнен (ЭНБ).The invention relates to the design of chemical reactors, in particular to the design of horizontal plug-flow reactors, and can be used for isomerization of vinyl norbornene (VNB) to ethylidene norbornene (ENB).
В реакторах идеального вытеснения (РИВ) реакционная масса движется в одном направлении без продольного или поперечного перемещения. В виду схожести движения реакционной массы с движением поршня этот режим еще называют поршневым. РИВ обычно служат трубчатые аппараты или колонны, длина или высота которых значительно превосходит диаметр. Реактор может иметь горизонтальную, вертикальную или наклонную форму, форму змеевика и т.п.In plug-flow reactors (PIV), the reaction mass moves in one direction without longitudinal or transverse movement. In view of the similarity of the movement of the reaction mass with the movement of the piston, this mode is also called piston. RIV are usually tubular devices or columns, the length or height of which significantly exceeds the diameter. The reactor can be horizontal, vertical or inclined, coil-shaped, and the like.
В известном способе получения ЭНБ указано на проведение процесса изомеризации ВНБ в трубчатом реакторе [1]. Конструктивное описание реактора не представлено.In the known method for producing ENB, it is indicated that the process of isomerization of VNB is carried out in a tubular reactor [1]. A structural description of the reactor is not provided.
Известно изобретение, в котором описано получение ЭНБ тремя стадиями, с указанием проведения стадии изомеризации ВНБ в третьем реакторе [2]. Конструкция реактора не описана.Known invention, which describes the production of ENB in three stages, indicating the stage of isomerization of VNB in the third reactor [2]. The design of the reactor is not described.
Известен трубчатый реактор [3], предназначенный для осуществления катионной олигомеризации олефинов, который выполнен в виде трубы диаметром 0.05-0.15 м и длиной 1-10 м с охлаждающей рубашкой, патрубками для одностороннего ввода сырья (расположен на входе трубы под углом 90° к ее оси) и катализатора (расположен на входе трубы по ее оси) и патрубком для вывода продукта (расположен на выходе из трубы).Known tubular reactor [3], designed to carry out cationic oligomerization of olefins, which is made in the form of a pipe with a diameter of 0.05-0.15 m and a length of 1-10 m with a cooling jacket, branch pipes for one-sided input of raw materials (located at the pipe inlet at an angle of 90 ° to its axis) and catalyst (located at the pipe inlet along its axis) and a branch pipe for product output (located at the pipe outlet).
Недостатками данного типа реактора являются в основном неудачные конструкционные решения: расположение патрубков для ввода катализатора приводит к неудовлетворительному смешению реагентов и катализатора; не обеспечивается эффективное и быстрое перемешивание реакционной массы; резкое повышение градиента температур между входом реагентов и выходом продуктов из реактора при масштабировании реактора.The disadvantages of this type of reactor are mainly unsuccessful design solutions: the location of the branch pipes for introducing the catalyst leads to unsatisfactory mixing of the reactants and the catalyst; effective and fast mixing of the reaction mass is not provided; a sharp increase in the temperature gradient between the inlet of the reactants and the outlet of the products from the reactor when the reactor is scaled up.
Наиболее близким к настоящему изобретению является трубчатый реактор, предназначенный для осуществления катионной олигомеризации олефинов [4] (прототип). Реактор выполнен в виде внутренней трубы общей высотой от 1 до 5 м с внешней охлаждающей трубчатой рубашкой и снабжен патрубками для ввода в реакционное пространство сырья и компонентов катализатора, патрубками для ввода и вывода хладагентов и патрубком для вывода продуктов. Дополнительно он снабжен турбулизатором реакционной массы, представляющим собой набор от пяти до семи фигурных или дырчатых пластин, жестко соединенных с внешней поверхностью трубы с наименьшим диаметром или с трубами с нечетным номером с интервалом в 0.1-0.5 м, размещенными в трубчатом реакционном пространстве, а также датчиками температуры, давления и расхода реагентов на входе и выходе, устройством для отбора проб, а также дополнительно от 3-х до 10-ти труб различного диаметра, соосно размещенных во внутренней трубе и образующих совместно с ней трубчато-щелевое реакционное пространство от 0.002 до 0.02 м.Closest to the present invention is a tubular reactor designed to carry out cationic oligomerization of olefins [4] (prototype). The reactor is made in the form of an inner tube with a total height of 1 to 5 m with an external cooling tubular jacket and is equipped with nozzles for introducing raw materials and catalyst components into the reaction space, nozzles for introducing and removing refrigerants and a nozzle for withdrawing products. Additionally, it is equipped with a reaction mass turbulator, which is a set of five to seven shaped or perforated plates rigidly connected to the outer surface of the pipe with the smallest diameter or to pipes with an odd number with an interval of 0.1-0.5 m, placed in the tubular reaction space, as well as sensors for temperature, pressure and flow rate of reagents at the inlet and outlet, a device for sampling, as well as additionally from 3 to 10 pipes of various diameters, coaxially located in the inner pipe and forming, together with it, a tubular-slot reaction space from 0.002 to 0.02 m.
Недостатками данного реактора являются наличие дополнительных деталей, усложняющих его конструкцию и эксплуатацию, уменьшающих полезное реакционное пространство.The disadvantages of this reactor are the presence of additional parts that complicate its design and operation, and reduce the useful reaction space.
Задачей изобретения является упрощение конструкции реактора, позволяющее сохранить режим турбулентности и эффективного контакта реакционной смеси и катализатора для осуществления процесса изомеризации ВНБ в ЭНБ.The objective of the invention is to simplify the design of the reactor, allowing you to maintain the turbulence mode and effective contact of the reaction mixture and the catalyst for the process of isomerization of VNB in ENB.
Поставленная задача достигается предлагаемой конструкцией трубчатого реактора, который представляет собой горизонтально расположенную трубу с системой теплообмена, патрубками для ввода в реакционное пространство сырья и компонентов катализатора и вывода продуктов реакции, внутри которой расположен турбулизатор, представляющий собой стержень, расположенный вдоль оси реактора, на котором жестко закреплены перегородки, выполненные в виде полуколец, внешний радиус которых образует с внутренней поверхностью трубы зазор размером 0.0001-0.0015 м, при этом перегородки расположены по всей длине реактора в шахматном порядке на равном расстоянии друг от друга.The task is achieved by the proposed design of a tubular reactor, which is a horizontally located pipe with a heat exchange system, nozzles for introducing raw materials and catalyst components into the reaction space and withdrawing reaction products, inside which a turbulator is located, which is a rod located along the axis of the reactor, on which it is rigid fixed partitions made in the form of half-rings, the outer radius of which forms a gap of 0.0001-0.0015 m with the inner surface of the pipe, while the partitions are staggered along the entire length of the reactor at an equal distance from each other.
Новизной изобретения является конструктивное решение трубчатого реактора, не описанное в патентной литературе, выполненного в виде горизонтально расположенной трубы, а турбулизатор представляет собой перегородки, выполненные в виде полуколец, внешний радиус которых образует с внутренней поверхностью корпуса зазор размером 0.0001-0.0015 м, при этом полукольца жестко связанны со стержнем, расположенным вдоль оси реактора, и установлены по всей его длине в шахматном порядке на равном расстоянии друг от друга.The novelty of the invention is a constructive solution of a tubular reactor, not described in the patent literature, made in the form of a horizontally located pipe, and the turbulator is a partition made in the form of half rings, the outer radius of which forms a gap of 0.0001-0.0015 m with the inner surface of the body, while the half rings rigidly connected with a rod located along the axis of the reactor, and installed along its entire length in a checkerboard pattern at an equal distance from each other.
Эффективность данной конструкции обеспечивается за счет разделения реакционной смеси, проходящей при высокой объемной скорости через щелевое пространство, образуемое турбулизатором и корпусом реактора, разделяясь на 2 потока: основной (струйный) и дополнительный (пленочный), дальнейшее смешение которых обеспечивает молекулярное и пленочное перемешивание компонентов, что повышает селективность по целевому продукту. Шахматное расположение турбулизаторов обеспечивает турбулентность потока.The efficiency of this design is ensured by the separation of the reaction mixture passing at a high volumetric velocity through the slit space formed by the turbulator and the reactor vessel, dividing into 2 streams: the main (jet) and additional (film), further mixing of which provides molecular and film mixing of the components, which increases the selectivity for the target product. The staggered arrangement of the turbulators ensures flow turbulence.
На фиг. 1 представлен продольный разрез конструкции предлагаемого реактора, на фиг. 2 представлен разрез элемента - турбулизатора.FIG. 1 shows a longitudinal section of the design of the proposed reactor, FIG. 2 shows a section of an element - a turbulator.
Трубчатый реактор включает в себя корпус 1, стержень 2 с жестко закрепленными на нем в шахматном порядке перегородками 3, патрубки 4, 5 для ввода сырья и катализатора и патрубок 6 для вывода продуктов реакции из реакционного пространства, систему теплообмена 7.The tubular reactor includes a housing 1, a rod 2 with partitions 3 rigidly fixed on it in a staggered manner, pipes 4, 5 for introducing raw materials and catalyst and a pipe 6 for removing reaction products from the reaction space, a heat exchange system 7.
- 1 036977- 1 036977
Полученные в ходе предварительных экспериментов результаты показали, что оптимальные размеры горизонтального трубчатого реактора для процесса изомеризации ВНБ в ЭНБ следующие: длина трубчатого реактора - 8 м, внутренний диаметр трубчатого реактора - 0.3 м, длина стержня - 7.998, диаметр стержня - 0.005, расстояние между полукольцами турбулизатора - 0.32 м, внешний радиус полуколец образует с внутренней поверхностью реактора щель 0.0005-0.0015 м.The results obtained in the course of preliminary experiments showed that the optimal dimensions of a horizontal tubular reactor for the process of VNB isomerization in ENB are as follows: the length of the tubular reactor is 8 m, the inner diameter of the tubular reactor is 0.3 m, the length of the rod is 7.998, the diameter of the rod is 0.005, the distance between the half rings the turbulator is 0.32 m, the outer radius of the half-rings forms a gap of 0.0005-0.0015 m with the inner surface of the reactor.
Ниже приведены конкретные примеры способа изомеризации ВНБ в ЭНБ в реакторе с указанными оптимальными размерами при изменении размеров щели, образованных перегородками и внутренней поверхностью реактора.Below are specific examples of the method for isomerization of VNB in ENB in a reactor with the specified optimal dimensions while changing the dimensions of the slot formed by the baffles and the inner surface of the reactor.
Пример 1. В реактор двумя одновременными потоками через патрубки вводят ВНБ и 10% раствор амида калия в аммиаке при соотношении сырье:катализатор как 10:1. Щелевой зазор между внутренней поверхностью реактора и полукольцами составляет 0.0005 м. Температурный режим подбирается таким образом, чтобы температура реакционной смеси составляла 30°C. Реакционная смесь подается с объемной скоростью 10 л/ч. Время прохождения реакционной смеси через пространство реактора составляет 9 мин. Образующиеся продукты по истечении времени пребывания выводятся из реактора. Содержание ЭНБ (целевая фракция) составляет 99,1 об.%.Example 1. VNB and a 10% solution of potassium amide in ammonia are introduced into the reactor in two simultaneous flows through the branch pipes at a feed: catalyst ratio of 10: 1. The slotted gap between the inner surface of the reactor and the half rings is 0.0005 m. The temperature regime is selected so that the temperature of the reaction mixture is 30 ° C. The reaction mixture is fed with a space velocity of 10 l / h. The time for the reaction mixture to pass through the reactor space is 9 minutes. The resulting products are removed from the reactor after the residence time. The ENB content (target fraction) is 99.1% by volume.
Пример 2. Процесс осуществляют в условиях примера 1 в реакторе, в котором щелевой зазор между внутренней поверхностью трубы и полукольцами составляет 0.001 м. Содержание ЭНБ (целевая фракция) составляет 99,6 об.%.Example 2. The process is carried out under the conditions of example 1 in a reactor in which the gap between the inner surface of the pipe and the half rings is 0.001 m. The ENB content (target fraction) is 99.6 vol.%.
Пример 3. Процесс осуществляют в условиях примера 1 в реакторе, в котором щелевой зазор между внутренней поверхностью реактора и полукольцами составляет 0.0015 м. Содержание ЭНБ (целевая фракция) составляет 99,3 об.%.Example 3. The process is carried out under the conditions of example 1 in a reactor in which the slot gap between the inner surface of the reactor and the half rings is 0.0015 m. The ENB content (target fraction) is 99.3 vol.%.
Пример 4. Процесс осуществляют в условиях примера 1 в реакторе, в который реакционную смесь подают с объемной скоростью 9 л/ч. Содержание ЭНБ (целевая фракция) составляет 99,2 об.%.Example 4. The process is carried out under the conditions of example 1 in a reactor, into which the reaction mixture is fed at a space velocity of 9 l / h. The ENB content (target fraction) is 99.2% by volume.
Пример 5. Процесс осуществляют в условиях примера 1 в реакторе, в который реакционную смесь подают с объемной скоростью 11 л/ч. Содержание ЭНБ (целевая фракция) составляет 99,0 об.%.Example 5. The process is carried out under the conditions of example 1 in a reactor into which the reaction mixture is fed at a volumetric flow rate of 11 l / h. The ENB content (target fraction) is 99.0 vol.%.
Таким образом, предложенная конструкция реактора обладает целым рядом преимуществ: отличается низкой металлоемкостью, является простой в исполнении, позволяет проводить процесс изомеризации ВНБ в ЭНБ с высоким выходом целевой фракции.Thus, the proposed design of the reactor has a number of advantages: it has a low metal consumption, is simple in execution, and allows the process of isomerization of VNB into ENB with a high yield of the target fraction.
Список литературыList of references
1. Авт. свид. СССР № 59114471. Auth. wit. USSR No. 5911447
2. Патент РФ № 24958622. RF patent No. 2495862
3. Авт. свид. СССР №778199 от 07.02.1979 г.3. Auth. wit. USSR No. 778199 dated 02/07/1979
4. патент РФ 22017994.Russian patent 2201799
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EA201900179A EA036977B1 (en) | 2019-02-07 | 2019-02-07 | Tubular reactor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EA201900179A EA036977B1 (en) | 2019-02-07 | 2019-02-07 | Tubular reactor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
EA201900179A1 EA201900179A1 (en) | 2020-08-31 |
EA036977B1 true EA036977B1 (en) | 2021-01-21 |
Family
ID=72235034
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
EA201900179A EA036977B1 (en) | 2019-02-07 | 2019-02-07 | Tubular reactor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
EA (1) | EA036977B1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3190618A (en) * | 1963-04-30 | 1965-06-22 | Katzen Raphael | Fluid mixer |
US4072296A (en) * | 1975-07-16 | 1978-02-07 | Doom Lewis G | Motionless mixer |
GB2181145A (en) * | 1985-10-03 | 1987-04-15 | Bashkirsky G Uni Im 40 Letia O | Process and apparatus for producing isobutylene polymers |
RU2201799C2 (en) * | 2000-09-29 | 2003-04-10 | Институт проблем химической физики РАН | Tubular reactor |
-
2019
- 2019-02-07 EA EA201900179A patent/EA036977B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3190618A (en) * | 1963-04-30 | 1965-06-22 | Katzen Raphael | Fluid mixer |
US4072296A (en) * | 1975-07-16 | 1978-02-07 | Doom Lewis G | Motionless mixer |
GB2181145A (en) * | 1985-10-03 | 1987-04-15 | Bashkirsky G Uni Im 40 Letia O | Process and apparatus for producing isobutylene polymers |
RU2201799C2 (en) * | 2000-09-29 | 2003-04-10 | Институт проблем химической физики РАН | Tubular reactor |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EA201900179A1 (en) | 2020-08-31 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100383023B1 (en) | Cyclone reactor | |
US8303164B2 (en) | Low-pressure-drop mixing device and use thereof in the mixing of two gases/vapours | |
US20160250615A1 (en) | Apparatus for mixing based on oscillatory flow reactors provided with smooth periodic constrictions | |
EA036977B1 (en) | Tubular reactor | |
RU2497567C1 (en) | Gas-fluid reactor | |
CN111013497B (en) | Tube array reactor | |
US10017467B2 (en) | Alkylbenzene hydroperoxide production using dispersed bubbles of oxygen containing gas | |
KR20200000248U (en) | Network heat exchanger device, method and use thereof | |
RU2294320C2 (en) | Method of alkylation of benzene and alkylator for realization of this method | |
Zhang et al. | Preparation of p-hydroxybenzaldehyde by hydrolysis of diazonium salts using rotating packed bed | |
RU182590U1 (en) | Chemical reactor | |
RU2588617C1 (en) | Method for exothermic and endothermic catalytic processes for partial conversion of hydrocarbons and reactor set therefor | |
RU32706U1 (en) | Installation for liquid-phase one-stage synthesis of isoprene (options) | |
RU2559369C1 (en) | Method of producing n-substituted-5-phenyltetrazoles and microreactor therefor | |
RU114425U1 (en) | SHELL-TUBE REACTOR | |
CN103877919A (en) | Continuous sub-micro reaction device | |
RU106140U1 (en) | SHELL-TUBE REACTOR | |
RU42185U1 (en) | INSTALLATION FOR ONE-STAGE LIQUID PHASE SYNTHESIS OF ISOPRENE | |
CN108686593A (en) | Multiple dimensioned micro-structured reactor | |
RU213929U1 (en) | Tubular reactor for thermal synthesis of 3-methyl-3-buten-1-ol | |
RU2753756C1 (en) | Apparatus for conducting mass exchanging and reaction processes in single-phase and multi-phase media | |
WO2017175207A1 (en) | Modular oscillatory flow plate reactor | |
RU2241533C1 (en) | Installation of a liquid-phase single-stage synthesis of isoprene (alternatives) | |
CN213854447U (en) | Spiral flow slurry bed reactor | |
RU2132726C1 (en) | Chemical reactor for conducting processes in heterogeneous media |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM AZ BY KZ KG TJ TM RU |