PL167328B1 - Urzadzenie do reaktywnej destylacji PL - Google Patents

Abstract

1. Urzadzenie do reaktywnej destylacji za-- wierajace co najmniej jeden zestaw skladajacy sie z jednej pólki katalitycznej i co najmniej jednej pólki destylacyjnej, znamienne tym, ze pólka katalitycz- na (2) posiada co najmniej jeden zasobnik zawiera- jacy zloze katalityczne (3) przepuszczalny dla cieklej mieszaniny reakcyjnej (7) w kierunku po- przecznym wzgledem osi urzadzenia oraz dwa prze- wody (4, 5) laczace pólke katalityczna (2) z co najmniej jedna pólka destylacyjna (1) i komore niekatalityczna (6) usytuowana pomiedzy zasobni- kiem ze zlozem katalitycznym (3) i jednym z prze- wodów (4,5. F ig. 1 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do reaktywnej destylacji mające zastosowanie do wytwarzania trzeciorzędowych eterów alkilowych z izoolefin i alkoholi alifatycznych, zwłaszcza trzeciorzędowych eterów alkilowych, na przykład eteru metylowo III rzęd.butylowego (MTBE).

Urządzenie ma zastosowanie w tych wszystkich przypadkach, w których warunki reakcji są zgodne z destylacją a jeden lub kilka reagentów ma temperatury wrzenia różne od jednego lub kilku produktów reakcji.

Eter metylowo Illrzęd.-butylowy (MTBE) wytwarza się w skali przemysłowej w sposób znany z opisów patentowych St. Zjedn. Ameryki nr 3 979 461 i z włoskiego opisu patentowego nr 1 012 686 przez poddanie izobutanu zawartego w strumieniu C4 węglowodorowym reakcji z metanolem, w obecności katalizatora, który zwykle stanowią żywice styrenowo-dwuwinylobenzonowe, w temperaturach, które mogą zmieniać się od temperatur pokojowych aż do temperatury około 100°C.

Z włoskiego opisu patentowego nr 1 137 527 znane jest wytwarzanie i oddzielanie MTBE jako produktu reakcji z węglowodorów i towarzyszących im związków w pojedynczym urządzeniu z frakcjonującymi półkami, z których część zawiera złoże katalizatora w postaci kulistych cząstek.

W szczególności we wspomnianym opisie przedstawiono zastosowanie serii stref katalitycznych z płynącym ku górze strumieniem cieczy i par przez każde złoże katalityczne, przy czym katalizator jest zawsze pokryty warstwą cieczy.

Jednak urządzenie to w pewnych przypadkach ma szereg wad, które wynikają z tego, że w szczególnych warunkach procesu, złoże katalityczne może powodować zbyt wysokie spadki ciśnienia, zwłaszcza gdy złoża te są zbyt gęste.

W wydanym niedawno opisie patentowym St. Zjedn. Ameryki nr 4 847 431 stwierdzono, że większość problemów dynamiki płynów można rozwiązać wywołując przepływ cieczy przez złoże katalityczne ku dołowi, utrzymując zawsze rosnący przepływ strumienia par.

Jednak pomimo tego zabiegu, spadki ciśnienia w złożu mogą być nadal stosunkowo wysokie.

Obecnie stwierdzono, że powodując przepływ fazy ciekłej przez złoże katalityczne w kierunku poprzecznym można skutecznie obniżyć spadki ciśnienia.

167 328

Urządzenie do reaktywnej destylacji zawierające co najmniej jeden zestaw składający się z jednej półki katalitycznej i co najmniej jednej półki destylacyjnej, zgodnie z wynalazkiem charakteryzuje się tym, że półka katalityczna 2 posiada co najmniej jeden zasobnik zawierający złoże katalityczne 3 przepuszczalny dla ciekłej mieszaniny reakcyjnej 7 w kierunkU poprzecznym względem osi urządzenia oraz dwa przewody 4, 5 łączące półkę katalityczną 2 z co najmniej jedną półką destylacyjną 1 i komorę niekatalityczną 6 usytuowaną pomiędzy zasobnikiem ze złożem katalitycznym 3 i jednym z przewodów 4,5.

Korzystnie pierwszy albo drugi z przewodów znajduje się przy ścianie urządzenia a drugi w pobliżu osi urządzenia. Korzystnie jest również aby przepływ cieczy był poprowadzony przez całe złoże katalityczne 3.

Urządzenie według wynalazku nadaje się do prowadzenia dowolnego procesu reaktywnej destylacji, takiego jak na przykład procesy, w których prowadzi się reakcje w warunkach równowagi chemicznej, a produkty i reagenty są łatwo oddzielane od siebie, przy czym mają one takie lotności, które z punktu widzenia przemysłowego umożliwiają ich łatwe korzystne rozdzielenie.

Bardziej szczegółowo, takie urządzenie nadaje się do wytwarzania trzeciorzędowych eterów alkilowych, takich jak na przykład MTBE, ETBE (eter etylowo IIIrzęd.-butylowy), TAME (eter IIIrzęd.-alkilowo metylowy), do wywarzania kumenu z propenu i benzenu, do wytwarzania izobutenu z MTBE, do alkilowania izoparafin olefinami.

Przykładem wykorzystania urządzenia według wynalazku jest wytwarzanie trzeciorzędowych eterów alkilowych, zwłaszcza eteru metylowo IIIrzęd.-butylowego (MTBE) z izoolefin i alkoholi alifatycznych, obejmujące następujące etapy: węglowodorowy strumień zasilający zawierający izoolefinę i ewentualnie część alkoholu alifatycznego dostarcza się do wieży frakcjonującej wyposażonej w półki, z których część napełniona złożem katalitycznym, stanowiącym na przykład sulfonowane żywice styrenowo- dwuwinylobenzenowe, przy czym półki są ewentualnie oddzielone od siebie grupami lub pojedynczymi, konwencjonalnymi półkami destylacyjnymi (albo półkami perforowanymi, półkami zaworowymi lub półkami dzwonowymi), dostarcza się co najmniej część samego alkoholu alifatycznego w miejscu położonym w pobliżu wierzchołka wieży frakcjonującej, powoduje się reakcję izoolefiny z alkoholem na półkach ze złożem katalitycznym, które jest zanurzone w mieszaninie rekcynej, oddziela się produkt eterowy od innych związków, zarówno na półkach destylacyjnych, jak i na półkach ze złożem katalitycznym, przy czym otrzymuje się praktycznie czysty eter jako strumień denny produktu, a nieprzereagowane węglowodory ze strumienia zasilającego i ewentualnie alkohol, jako mieszaniny azeotropowe z węglowodorami, otrzymuje się jako strumień górny, z tym, że w wypełnionej półkami wieży frakcjonującej o kształcie praktycznie pionowego cylindra, wewnątrz której wytwarza się i oddziela trzeciorzędowy eter alkilowy od towarzyszących mu węglowodorów i związków, ciekłą mieszaninę reakcyjną przepuszcza się przez złoże katalityczne umieszczone na półkach katalitycznych w kierunku krzyżowym w stosunku do osi wieży frakcjonującej.

Określenie krzyżowy jest rozumiane jako obejmujące również określenie promieniowy (radialny) wobec złoża katalitycznego. Bardziej szczegółowo, przepływ fazy ciekłej może mieć miejsce przez złoże katalityczne od strony zewnętrznej do wnętrza, czyli od strony ściany zewnętrznej złoża w kieunku ściany wewnętrznej albo od strony wewnętrznej na zewnątrz, czyli od strony ściany wewnętrznej złoża w kierunku ściany zewnętrznej, albo od stronyjednego końca do drugiego końca, czyli od strony końca złoża w pobliżu przewodu odprowadzającego, który odprowadza ciecz z górnej półki w kierunku ściany przeciwnej tego samego złoża katalitycznego.

Wynalazek będzie teraz dokładniej opisany w nawiązaniu do załączonych rysunków, które ilustrują przykładową postać urządzenia według wynalazku.

Bardziej szczegółowo, przedstawione na rysunkach figury ilustrują różne kształty, jakie mogą mieć półki katalityczne wieży frakcjonującej, przy czym będą to takie kształty, które umożliwiają przepływ mieszaniny reakcyjnej w kieunku poprzecznym, zwłaszcza w kierunku promieniowym wobec zajmowanego przez złoże katalityczne.

16*7328

Dla ułatwienia na figurach przedstawione są półki katalityczne stanowiące pojedynczy element.

Przykład. Na figurze 1(a) i (b) przedstawiono jeden zestaw urządzenia, które obejmuje jedną półkę destylacyjną konwencjonalnego typu 1, przy czym może to być półka perforowana, półka zaworowa lub półka dzwonowa i jedną półkę katalityczną 2, która zawiera złoże katalityczne 3, dwa przewody odpływowe 4 i 5 i niekatalityczną komorę 6.

Ciekła mieszanina reakcyjna 7 przepływa w dół przez przewód 5 na półkę destylacyjną 1, z której spływa następnie ku dołowi w kierunku półki katalitycznej 2 przez przewód 4, płynąc przez złoże katalityczne 3 w kierunku poprzecznym w stosunku do osi urządzenia od strony ściany zewnętrznej tego złoża ku najgłębszej ścianie tego złoża.

Po przepłynięciu przez złoże katalityczne 3, ciekła mieszanina reakcyjna dopływa do komory niekatalitycznej 6 i płynie przez przewód 5 do niższego zestawu urządzenia, który z kolei może być ewentualnie wyposażony wjedną lub kilka półek destylacyjnych, albojedną lub kilka półek katalitycznych, albo w ich kombinację, czyli jedną lub kilka półek katalitycznych i jedną lub kilka półek destylacyjnych.

Denna część 8 półki katalitycznej jest perforowana tylko w jej części odpowiadającej złożu katalitycznemu 3, natomiast górna część 9 tej płyty jest korzystnie zamknięta lub perforowana w części odpowiadającej złożu a jest otwarta w jej części odpowiadającej komorze niekatalitycznej 6.

Opary 10 unoszą się płynąc przez część denną 8, stykają się z częścią złoża katalitycznego 3, przechodzącą przez niekatalityczną komorę 6 i w końcu osiągają półkę destylacyjną 1.

Na figurze 2 (a) i (b) przedstawiono zestaw urządzenia, który w istocie jest analogiczny do zestawu przedstawionego schematycznie na fig.1, z tym wyjątkiem, że odcinek 8 reaktywnej części półki 2 jest perforowany również w miejscu odpowiadającym niekatalitycznej komorze 6. W ten sposób część oparów 10 omija złoże katalityczne.

Na figurze 3 (a) i (b) przedstawiono zestaw urządzenia, któryjest w istocie analogiczny do zestawu przedstawionego schematycznie na fig. 2, z tym wyjątkiem, że denna część 8 jest perforowana tylko w miejscu odpowiadającym niekatalitycznej komorze 6. W ten sposób całość oparów 10 omija złoże katalityczne.

Na figurze 4 (a) i (b) przedstawiono zestaw urządzenia, któryjest w istocie analogiczny do zestawów przedstawionych schematycznie na poprzednich figurach, z tym wyjątkiem, że wewnątrz złoża katalitycznego 3 znajdują się rury 11, przez które opary 10 unoszą się z półki pod spodem 2 w kierunku półki 1. Część 8 nie jest perforowana z wyjątkiem miejsca odpowiadającego tym rurkom, żeby umożliwić przechodzenie przez nie oparów 10.

Na figurach 5, 6, 7 i 8 przedstawiono zestawy urządzenia, które są w istocie analogicznie do przedstawionych odpowiednio w sposób schematyczne na fig. 1, 2, 3 i 4, z tym wyjątkiem, że ciekła mieszanina reakcyjna płynie przez złoże katalityczne 3 od strony ściany wewnętrznej złoża w kierunku strony ściany zewnętrznej tego złoża przy zachowaniu poprzecznego kierunku przepływu w stosunku do osi tego urządzenia.

Po przepłynięciu przez złoże katalityczne 3, ciekła mieszania reakcyjna dopływa do komory niekatalitycznej 6 i przez przewód 5 opada do niższego zestawu urządzenia, który może być z kolei ewentualnie złożony z jednej lub kilku półek destylacyjnych i jednej lub kilku półek katalitycznych albo z kombinacji jednej lub kilku półek katalitycznych i jednej lub kilku półek destylacyjnych.

Na figurach 9,10,11 i 12 przedstawiono w istocie analogiczne obszary urządzenia do tych, które przedstawiono schematycznie na fig. 1, 2, 3 i 4 lub na fig. 5, 6, 7 i 8, z tym wyjątkiem, że ciekła mieszanina reakcyjna przepływa przez złoże katalityczne 5 w kierunku poprzecznym w stosunku do osi urządzenia, od stronyjednej końca w stronę drugiego końca, czyli od strony ściany bliskiej przewodu, który odprowadza ciecz z górnej części urządzenia, do przeciwnej strony tego samego złoża katalitycznego.

Jeżeli na jednej półce katalitycznej znajduje się wiele elementów, to jeden lub kilka przewodów odpływowych może być również podzielonych na wiele takich elementów.

►-ή

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 1,00 zł.

Claims (4)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Urządzenie do reaktywnej destylacji zawierające co najmniej jeden zestaw składający się zjednej półki katalitycznej i co najmniej jednej półki destylacyjnej, znamienne tym, że półka katalityczna (2) posiada co najmniej jeden zasobnik zawierający złoże katalityczne (3) przepuszczalny dla ciekłej mieszaniny reakcyjnej (7) w kierunku poprzecznym względem osi urządzenia oraz dwa przewody (4,5) łączące półkę katalityczną (2) z co najmniej jedną półką destylacyjną (1) i komorę niekatalityczną (6) usytuowaną pomiędzy zasobnikiem ze złożem katalitycznym (3) i jednym z przewodów (4,5).
2. 2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że pierwszy z przewodów znajduje się przy ścianie urządzenia a drugi w pobliżu osi urządzenia.
3. 3. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że drugi z przewodów znaajduje się przy ścianie urządzenia a pierwszy w pobliżu osi urządzenia.
4. 4. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że przepływ poprowadzonyjest przez całe złoże katalityczne (3).