MXPA97006276A - Aparato para oxicloracion y su uso - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un aparato para oxicloración, caracterizado porque incluye un reactor;una delimitación inferior para un lecho fluido catalizador;una entrada de gas (tubos distribuidores) arriba de la delimitación y dentro del lecho fluido catalizador cuya entrada de gas contiene boquillas distribuidas sobre la sección transversal entera del reactor;las boquillas abriéndose a tubos que conducen la corriente de salida de gas esencialmente en contracorriente a la corriente de gas que fluiddifica el catalizador;una entrada de gas debajo de la delimitación y tubos que se extienden a través de la delimitación, el espacio entre los extremos superiores de los tubos extendiéndose a través de la delimitación y los extremos inferiores de los tubos a los cuales se abren las boquillas formando una zona de mezclado que es dimensionada de un tamaño tal que en este lugar pueda tener lugar el mezclado de los reactivos que salen de estos tubos con el catalizador, excluyéndose una de zona de mezclado de 25 a 300 mm.

Description

APARATO PARA QXICLORACION Y SU USO MEMORIA DESCRIPTIVA "Oxicloracion" se usa para dar a entender la reacción de etileno con cloruro de hidrogeno y oxigeno o un gas que contenga ox i geno , formándose 3 , 2 - di clorohetano ( DCE ) . El cloruro de hidrógeno usado en <??e caso es habitualinente cloruro de hidrógeno producido en la descomposición térmica del DCE para dar cloruro de vi ni lo. Para la oxicloracion, se hace uso, entre o+ros, de ca+al izadores que con+ienen halogenuros de metal, preferiblemente cloruro de cobre, sobre soportes de polvo fino, tales como alúmina. La par+ículas del catalizador en e i e caso tienen un diarnet.ro medio de aproximadamente 50 JJín y forman un lecho fluido, que es ya sea soportado solamente por las corrientes del gas de reacción, si es apropiado con porciones de gas inerte o es soportado adicional ente por una corriente circulada de gas. En este procedirnien+o, se distribuye el calor de la reacción sobre el lecho fluido y se remueve en las superficies de enfriamiento, mediante lo cual se logra una distribución uniforme de temperatura en el reactor con lecho fluido. En este caso, las partículas del catalizador deben tener alta resistencia al desgaste. Es a propiedad es suministrada esencialmente por el material de soporte, para el cual, además de alúmina ya mencionada, se usa también sílice, diatornita o piodra pómez. Si la resistencia al desgaste es inadecuada, las partículas <1el catalizador se +p +uran, en particular mediante chorros del aparato de entrada del gas, y ol polvo del soporte catalizador' que surge de esta manera se descarga del reactor de oxicloración mediante la corriente do gas dirigida hacia arriba. Esto no solamente causa una pérdida de catalizador, sino que también produce el desgaste incrementado en el aparato. El uso de un material de soporte resistente ?! desgaste, por otro lado, va acompañado de un desgaste incrementado de los aparatos de entrada del gas, lo cual conduce a su intercambio frecuente, significando esto un desembolso considerable y costos adicionales debidos a la interrupción en la producción. Ademas del equilibrio necesario entre la estabilidad de las partículas del catalizador y el desgaste causado por las mismas, debe asegurarse adornas que las partículas del catalizador1 no se aglomeren, puesto quo los aglomerados causados por esto conducen a la perturbación del lecho Muido. Las consecuencias serian una distribución no uniforme de \ temperatura sobre el lecho fluido con un curso favorable de reacción correspondientemente menor y, posiblemente, obstruc iones en los puntos de constricción en el aparato, por ejemplo en los ciclones para la separación de polvo arriba del lecho fluido o en los conductos de descenso par-a devolver- el polvo de estos ciclones al lecho fluLdo. Esta tendencia a la aglomeración depende, en particular, de l a. concentración de los gases de reacción sobre el lecho fluido, ademas de las propiedades del catalizador y su distribución sobre el soporte cat al i zador-„ WO 94/19099 describe un apar-ato para oxicl oración que comprende un reactor 1, una delimitación menor 2 para l catalizador 3 del lecho fluido, una entrada de gas (tubo distribuidor) 4 que contiene las boquillas 5, abriéndose las boquillas 5 a los tubos 6 que proveen un componente horizontal en la dirección de flujo a la corriente de gas de salida y una entrada de gas 9 debajo de la delimitación 2. EP-R-0 446 379 describe un reactor para preparar mtplos o.-f-1-insaturados, en la parte inferior del cual se provee un conducto alirnentador de gas horizontalinente dispuesto par-a una olefina o alcohol butLlico terciario, estando una multitud de boquillas dispuestas sobre la r e ínfepor del conducto aliinontador de gas y también un conducto alirnentador adicíon 1 para un gas que contenga oxígeno que esta dispuesto debajo y paralelo al otro conducto alimentador de gas, la distancia entre los dos conductos alimentadores de gas siendo de 25 a 300 rnm. Una distancia que sea demasiado corta puede conducir al deterioro de los conductos alimenta ores de gas por fundición debido a una reacción poco usual mientras que si la distancia es demasiado grande la olefma o el alcohol butiiieo terciario no se mezcla suficientemente con el gas que contenga oxígeno, lo cual reduce la producción de nitplo.

Gfl-fi- 255 770 describe un reactor para reacciones con lecho fluido que tiene una placa dis ribuidora en la parto inferior del reactor; debajo de la placa distribuidora se provee un conducto al imentador de gas y en la región exterior próxima al alojamiento de reactor- arriba y adyacente a la placa distribuidora se provee un conducto alimentador adicional de gas. Este conducto alirnentador adicional de gas evita que el catalizador se sedimente en la región exterior. Esta precauci n si ve en par icular, para evitar que el catalizador se reduzca. Dentro del lecho fluido se puede proveer un conducto alirnentador adicional de gas que está dispuesto en la parte inferior- del reactor de modo que suministre buen mezclado de ios reactivos en la base del lecho fluido. Las modalidades preferidas est n enfocadas en dichos tubos, a los cuales se abren la boquillas, conteniendo en el extremo aparatos de guia que tienen orificios de salida, o dirigiéndose estos tubos en un ángulo ascendente o en di cio horizontal o en ngulo descendente y terminando estos tubos con una abertura sobre el lecho catalizador, o estando dispuestos estos tubos o los orificios de salida de los tubos adyacentes de tal manera que los chorros de gas de salida no se encuentr-an uno con otro frontalrnente y/o no se encuentran con un tubo adyacente. Otras modalidades preferidas se enfocan en tubos que se tienden a lo largo de la delimitación, tubos en los cuales se disponen las boquillas debajo de la delimitación, pero arriba del extremo inferior de los tubos que se han tendido, instalándose preferi lemente estas boquillas en la mitad inferior de los tubos en cuesti n, en particular a una distancia de aproximadamente un diámetro del tubo desde 1 extremo inferior. Se ha descubierto ahora que este aparato conocido, e operación de duración prolongada y con altos consumos, es decir a altas velocidades de gas, exhibe cierto desgaste en los aparatos de en rada de gas. Sorprendenrnente, se ha descubierto ademas que este desgasto no ocurre, u ocurre solamente a un grado considerablemente reducido, si los tubos a los cuales se abren las boquillas conducen la corriente de gas de salida escencialrnente en la dirección opuesta a la corriente de gas que conserva el catalizador en la forma de un lecho fluido. La invención se refiere de esta manera a un aparato par-a oxidoración, que incl ye - un reactor 1, - una deli itaci n inferior- 2 para un lecho fluido ca l izador 3 , - una entrada de gas (tubos distribuidores) 4 arriba de l a deli itación 2 y dentro del lecho fluido catalizador 3, entrada de gas que contiene las boquillas 5 distribuidas sobre la sección transversal entera del reactor 1, - las boquillas 5 que se abren a los tubos b que conducen la corriente de gas de salida esencialmente en contracorriente a la corriente de gas que MuidiMca el catalizador, y - una entrada de gas 7 debajo de la delimitaci n 2, El aparato de la invención esta diseñado vent josamente de modo que estén dispuestos opuestos el numero de tubos 8 el mismo numero de tubos 6, distribuidos uni ormemente sobre la sección transversal de un reactor 1. La alineación de los respectivos tubos 8 y 6 suminis ra particularmente una correspondencia de las cantidades de gases que reaccionan uno con ot o desde los tubos 0 y p. En otra modalidad del aparato de la invención, esta situado un numero idéntico de tubos 8 y 6 opuestos unos a otros de manera escalonada. Esta configuración geométrica produce una mínima erosi n posible de los tubos 6 debido a la corriente de gas que asciende desde los ubos 8. Además, esta disposici n permite que los reactivos que entran sobre el lecho fluido catalizador 3 desde los tubos 8 y 6 se expongan inmediatamente a un contacto intimo con el catalizador,, Por este medio, se promueve la reacción deseada en Ja dirección de la formación de DCE y se suprimen las reacciones secundarias, por ejemplo la combustión del etilono con el oxigeno. Una modalidad adicional de este aparato permite mayor-libertad para su diseño y construcción. En este caso, el número de tubos 6 es diferente del número de tubos 8. Sin embargo, también en este caso, es importante la distribución mas uniforme posible de estos tubos sobre la sección transversal del reactor 1. Esta forma hace posible cambiar el número de tubos 6 en un reactor- existente, sin adaptar al mis o tiempo los tubos 8, lo cual significaría un alto desembol o,. Se describe la invención con más detalle en el siguiente ejemplo.

EJEMPLO Se usa un aparato de acuerdo con la figura 1. Se introducen los reactivos calentados previamente a 150°C en el estado gaseoso a un reactor i de 2.8 rn y 26 rn de altura. Una mezcla de 5,974 kg/h de cloruro de hidrógeno y 1,417 kg/h do oxigeno fluye a través de la entrada de gas 4 por medio de las boquillas 5 y los tubos 5 al lecho fluido catalizador 3. Las boquillas 5 tienen diferentes diámetros, de modo que se logra una distribución de gas tan uniforme corno sea posible en todas las boquillas 5 y por lo tanto sobre la sección transversal del reactor 1. Fl diámetro de las boquillas 5 aumenta en la dirección de flujo descendente de la entrada de gas 4 de 0,6 rnm a 9.3 rnrn y adicionalrnente a 10 mm, a fin de compensar los vanos descensos de presión a lo largo de las entradas de gas a las boquillas 5. Los tubos 6 con diámetro interior de 40 inrn tienen una longitud de 300 rnm. Una cantidad de 2,380 kg/h de e lleno fluye por la delimitación 2 a través de la entrada de gas 7 y los tubos 8 que contienen las boquillas 9. En el reactor 1, está situado corno catalizador-, cloruro de cobre (El) sobre un soporte de alúmina en la forma de un lecho fluido catalizador 3. Los reactivos antes mencionados se introducen a este lecho fluido. Para fluidificar- el lecho fluido, la comente circulada de gas de 8,780 kg/h fluye adi cíonalrnent e por- la salida de gas 7 y los tubos 8 a través de la delimitación 2 al r-eactor 1. Los extremos superiores do los tubos 8 están al nivel de la delimitación superior 2. l a distancia entre esta delimitación inferior y los extremos inferiores de los tubos 6 es de 400 mm. En esta secci n, se distribuyen los reactivos sobre la secci n transversal del r-eactor- y las zonas de mezclado entre los reactivos individuales y la forma de catalizador. El etileno y el gas circulado fluyen de la parte inferior a la parte superior en el reactor*. Sobre esta trayectoria, se encuentran con el cloruro de hidrógeno y el oxígeno y reaccionan con la interacción del catalizador presente para formar DCE y agua. El calor- de reacción de 238.5 k.l/ oi que se origina en este caso se disipa por- medio del lecho fluido catalizador 3 a la bobina de enfriamiento 12 en la cual el agua se evapora a 183°C. I a temperatura de reacción es de 225°C a una presión manóme < p ea de 3.2 bar en el reactor. La corriente de gas en la parte superior* del reactor, que contiene los productos de reacción y el gas circulado, sale del reactor 1 a través de tres ciclones para su mayor procesamiento (no representado en la figura). Los tres ciclones conectados en serie sirven para separar- el polvo del catalizador arrastrado de la corriente de gas en la parte superior del reactor arriba del lecho fluido del catalizador.

Claims (7)

1. NOVEDAD DE LA INVENCIÓN REIVINDICACIONES Un apar-ato par-a oxicloracion, que incluye: un reactor 1; una delimitación i nferior 2 para un locho fluido catalizador 3; una entrada de gas ( ubos istri ui ores) 4 arri a de la delimitación 2 y dentro del lecho fluido catalizador 3, entrada de gas que contiene las boquillas 5 distribuidas sobro la sección ransversal entera del reactor 1; las boquillas 5 que se abren a los tubos d que conducen la corriente de gas de salida esencialmente en contracorriente a la comente de gas que fluidifica el catalizador; una entrada de gas 7 debajo de la delimitación 2 y tubos 8 que se extienden a través de la delimitación 2, extendi ndose el espacio entre los ex remos superiores de los tubos 8 a travos de la delimitación 2 y los extremos interiores de los tubos 6 a ios cuales se abren las boquillas 5 formando una zona de mezclado que tiene dimensión de un tamaño tal que ya en este lugar puede tenor lugar el mezclado de los reactivos que salen de estos tubos con el catalizador, excluyéndose una zona de mezclado de 25 a 300 mm.
2. 2.- El aparato de conformidad con la reivindicación 1, que incluye los tubos 8 que se extienden a través de la delimitación 2, tubos en los cuales están dispuestas las boquillas 9 debajo de la delimitación 2, pero arriba del extremo inferior de 8.
3. 3. El aparato de conformidad con la reivindicaci n 2, caracterizado ademas porque las boquillas 9 se instalan a una distancia tal del extremo superior de los tubos 8 que la velocidad de flujo dirigida hacia arriba de los chorros do gas procedentes de las boquillas 9 se ha uniformado sobre la respectiva sección transversal de un tubo 8 por el extremo superior- de los tubos 8. 4.- El aparato de conformidad con la reivindicaci n 3, caracterizado ademas porque las boquillas 9 se instalan a una distancia de apro imadamente un diámetro de los tubos 0 desde el extremo inferior de los tubos 0 ,. 5.- El aparato de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado ademas porque la longitud de los tubos 6 es tal que la velocidad de flujo dirigida hacia abajo de los chorros de gas desde las boquillas 5 se ha uniformado sobre la respectiva secci n transversal de un tubo 6 por el extremo inferior de los tubos 6. 6.- El aparato de conformidad con las reivindicaciones 1 y 5, caracteri ado además porque las boquillas 5 tiene diámetos diferentes, de odo que el gas conducido a través de la entrada de gas 4 se distribuye uniformemente sobre la sección transversal del reactor 1. 7.- El aparato de conformidad con las reivindicaciones l a 6, caracterizado ademas porque el espacio entre los extremos superiores de los tubos 8 y los extremos inferiores de los tubos 6 tiene una dimensión tal que no tiene lugar un esfuerzo erosivo mutuo elevado de los tubos 4, 6, 0 y la delimitación inferior 2. 8.- El uso de los aparatos de conformidad con las reivindicaciones l a 7 para la reacción de etileno con cloruro de hidrógeno y oxígeno o un gas que contenga oxigeno para dar 1,2- i loroe no.