PL214474B1 - Reaktor barbotażowy - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest reaktor barbotażowy, zwłaszcza do uwodornienia gliceryny do glikolu propylenowego w obecności katalizatora zawiesinowego.

Reaktory barbotażowe z naturalną cyrkulacją, tak zwane gas-lift.reactor stosowane są powszechnie w technologiach oczyszczania ścieków i technologiach fermentacyjnych i syntezach chemicznych, ze względu na prostotę konstrukcji oraz dobre wymieszanie cieczy z gazem, w obecności ciała stałego na przykład katalizatora, Różne rozwiązania konstrukcyjne tych reaktorów dla różnych aplikacji są prezentowane w opisach patentowych: CN 201330250, US 2009050560, CN 101249405, CN 201171978, CN 101274245, JP 2008264710, JP 2008264646, JP 2008259996, CN 1751780, CN 1605385, EP 1064993, US 5494577, JP 7135959.

Najbliższe do niniejszego wynalazku rozwiązanie konstrukcji reaktora barbotażowego z naturalną cyrkulacją przedstawione jest w opisach patentowych: PL 152044 i PL 117978 odnoszących się do uwodornienia kwasów tłuszczowych wodorem w obecności katalizatora zawiesinowego, gdzie stosuje się jedną pętlę cyrkulacji cieczy i centralną rurę opadowo-cyrkulacyjną.

Wadą znanych rozwiązań konstrukcji reaktorów barbotażowych z naturalną cyrkulacją jest występowanie znacznego efektu przemieszania wzdłużnego powodującego przedostawanie się nieprzereagowanych surowców do mieszaniny poreakcyjnej, oraz obniżona selektywność reakcji w przypadku występowania mechanizmu reakcji następczych, z których pierwsza, częściowego uwodornienia, jest reakcją stosunkowo powolną. Ma to miejsce w przypadku uwodornienia estrów kwasów tłuszczowych lub kwasów tłuszczowych do odpowiednich alkoholi. Ma to miejsce także w przypadku uwodornienia gliceryny do glikolu propylenowego, a także w innych przypadkach, gdy limitującym etapem jest kinetyka reakcji na powierzchni katalizatora.

Celem wynalazku było opracowanie reaktora, którego konstrukcja pozwoliłaby na zminimalizowanie efektu przemieszania wzdłużnego powodującego przedostawanie się nieprzereagowanych surowców do mieszaniny poreakcyjnej, oraz podwyższenie selektywności reakcji przez ograniczenie występowania mechanizmu reakcji następczych.

Nieoczekiwanie okazało się, że reaktor barbotażowy posiadający dwie pętle cyrkulacji mieszaniny reakcyjnej pozwala na zminimalizowanie efektu przemieszania wzdłużnego powodującego przedostawanie się nieprzereagowanych surowców do mieszaniny poreakcyjnej, oraz zapewnia podwyższenie selektywności reakcji przez ograniczenie występowania mechanizmu reakcji następczych.

Istota wynalazku polega na tym, że reaktor barbotażowy posiada dwie pętle cyrkulacji mieszaniny reakcyjnej, pierwszą pętlę w strefie mieszalnika 4, w postaci rury, który umieszczony jest w dolnej części rury barbotażowej 2, i który zawiera separator żaluzyjny 5 stanowiący strefę separacyjną pierwszej pętli, dyfuzory wodoru 6 z torusem 7, oraz dyszę gliceryny 12 umieszczoną w strefie dyfuzorów wodoru 6 i dysze zawiesiny katalizatora 11, oraz zawiera drugą pętlę w pozostałej objętości reaktora, przy czym strefa barbotażowa drugiej pętli znajduje się wewnątrz rury barbotażowej 2, a strefa opadowa drugiej pętli usytuowana jest pomiędzy rurą barbotażową 2 a korpusem reaktora 1, i posiada żaluzyjny separator tłokowy 3.

Korzystne jest, jeżeli dyfuzory wodoru 6 wykonane są ze spieków metalicznych.

W pierwszej pętli miesza się doprowadzoną do reaktora glicerynę z mieszaniną reakcyjną w obecności zawiesiny katalizatora i zachodzi szybkie uwodornienie gliceryny.

W drugiej pętli zachodzi końcowe uwodornienie gliceryny.

Separator tłokowy 3 tworzy strefę oddzielania mieszaniny poreakcyjnej i zapewnia minimalne przemieszanie wzdłużne mieszaniny reakcyjnej.

Reaktor według wynalazku przedstawia rysunek.

Reaktor barbotażowy do uwodornienia gliceryny do glikolu propylenowego w obecności katalizatora zawiesinowego zawiera korpus reaktora 1, w którym umieszczona jest rura barbotażowa 2 zaopatrzona w żaluzyjny separator tłokowy 3, do rozdzielania wodoru i mieszaniny poreakcyjnej. Wewnątrz rury barbotażowej 2 w dolnej jej części, umieszczony jest mieszalnik 4 z separatorem żaluzyjnym 5, stanowiącym strefę separacyjną cieczy od wodoru. Dyfuzory 6 wodoru ze spieków metalicznych, torus 7 i rura z króćcem 8 służą do doprowadzenia wodoru, a rura z króćcem 9 i dysza 12 służą do doprowadzenia gliceryny do mieszalnika 4. Dysze 11 służą do doprowadzania zatężonej zawiesiny katalizatora powyżej dyfuzorów wodoru. Odpływ 10 służy do odprowadzania produktów uwodornienia wraz z odseparowanym wodorem.

PL 214 474 B1

W strefie mieszalnika 4 następuje wymieszanie doprowadzanej poprzez dyszę 12 gliceryny z zasysaną i cyrkulującą w obrębie pierwszej pętli cieczą reakcyjną wraz z katalizatorem, odseparowaną od wodoru w strefie separatora żaluzyjnego 5. Wskutek różnicy gęstości pozornych cieczy w strefie mieszalnika 4, tworzy się naturalny kontur cyrkulacyjny cieczy powodujący dokładne wymieszanie gliceryny z cieczą reakcyjną. W tej strefie, zachodzi szybka reakcja uwodornienia gliceryny. W pozostałej części reaktora wytworzona jest druga zasadnicza pętla cyrkulacyjna cieczy, poprzez zainstalowanie rury barbotażowej 2.

Wewnątrz rury barbotażowej 2 przepływają pęcherzyki wodoru wraz z mieszaniną reakcyjną. W strefie żaluzyjnego separatora tłokowego 3 następuje oddzielenie cieczy reakcyjnej wraz z katalizatorem od wodoru. Wodór jednocześnie powoduje wynoszenie z reaktora mieszaniny poreakcyjnej. Oddzielona od wodoru ciecz wraz z katalizatorem przepływa do strefy opadowej, wytworzonej pomiędzy korpusem reaktora 1, a rurą barbotażową 2. Wskutek różnicy pozornych gęstości tworzy się druga pętla cyrkulacyjna cieczy.

Wytworzenie dwóch pętli cyrkulacji cieczy wraz z katalizatorem w reaktorze oraz oddzielanie mieszaniny poreakcyjnej w tłokowym separatorze wodoru i mieszaniny poreakcyjnej eliminuje efekt przemieszania wzdłużnego, powodującego przedostanie się nieprzereagowanej gliceryny do mieszaniny poreakcyjnej, zwiększa przereagowanie gliceryny do glikolu propylenowego, gdyż uwodornienie gliceryny przebiega według mechanizmu reakcji następczych, a limitującym procesem jest kinetyka reakcji na powierzchni katalizatora.

Claims (2)

1. Reaktor barbotażowy, zwłaszcza do uwodornienia gliceryny do glikolu propylenowego w obecności katalizatora zawiesinowego, znamienny tym, że posiada dwie pętle cyrkulacji mieszaniny reakcyjnej, pierwszą pętlę w strefie mieszalnika (4), w postaci rury, który umieszczony jest w dolnej części rury barbotażowej (2) i który zawiera separator żaluzyjny (5) stanowiący strefę separacyjną pierwszej pętli, dyfuzory wodoru (6) z torusem (7), oraz dyszę gliceryny (12) umieszczoną w strefie dyfuzorów wodoru (6) i dysze zawiesiny katalizatora (11), oraz zawiera drugą pętlę w pozostałej objętości reaktora, przy czym strefa barbotażowa drugiej pętli znajduje się wewnątrz rury barbotażowej (2), a strefa opadowa drugiej pętli usytuowana jest pomiędzy rurą barbotażową (2) a korpusem reaktora (1), i posiada żaluzyjny separator tłokowy (3).

2. Reaktor według zastrz. 1, znamienny tym, że dyfuzory wodoru (6) wykonane są ze spieków