PL216243B1 - Sposób uwodornienia gliceryny do glikolu propylenowego - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób uwodornienia gliceryny do glikolu propylenowego w reaktorze barbotażowym w obecności katalizatora zawiesinowego.

Procesy uwodornienia w obecności katalizatora zawiesinowego prowadzi się w reaktorach z jedną pętlą cyrkulacji cieczy i centralną rurą opadowo - cyrkulacyjną. Taki proces odnoszący się do uwodornienia kwasów tłuszczowych wodorem w obecności katalizatora zawiesinowego w reaktorze barbotażowym z naturalną cyrkulacją, przy zastosowaniu jednej pętli cyrkulacji cieczy i centralnej rury opadowo - cyrkulacyjnej przedstawiony jest w opisach patentowych: PL 152044 i PL 117978.

Wadą tego sposobu z zastosowaniem 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 sposobu uwodornienia gliceryny do glikolu propylenowego w reaktorze barbotażowym, którego konstrukcja pozwala 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 przy odpowiednim doborze parametrów procesu możliwe jest uzyskanie w reaktorze barbotażowym posiadającym dwie pętle cyrkulacji mieszaniny reakcyjnej wysokiej selektywności procesu uwodornienia gliceryny do glikolu propylenowego, dzięki zminimalizowaniu efektu przemieszania wzdłużnego powodującego przedostawanie się nieprzereagowanych surowców do mieszaniny poreakcyjnej, oraz uzyskanie wysokiej selektywności reakcji przez ograniczenie występowania mechanizmu reakcji następczych.

Istota sposobu według wynalazku polega na tym, że do reaktora barbotażowego posiadającego dwie pętle cyrkulacji mieszaniny reakcyjnej, pierwszą pętlę w strefie mieszalnika 4, w postaci rury, który umieszczony jest w dolnej części rury cyrkulacyjnej 2, i który zawiera separator żaluzyjny 5 stanowiący strefę separacyjną pierwszej pętli, oraz zawierającego 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, wprowadza się wodór dyfuzorami wodoru 6 z torusem 7, glicerynę dyszą 12 umieszczoną w strefie dyfuzorów wodoru 6 i zawiesinę katalizatora Cu/ZnO dyszami 11, przy czym proces prowadzi się w temperaturze 200-260°C, pod ciśnieniem 6-12 MPa, dobierając przepływy gliceryny tak, aby czas przebywania mieścił się w zakresie 3-4 godziny, a przepływy wodoru tak, aby jego nadmiar w stosunku do stechiometrycznego zapotrzebowania był nie mniejszy niż dziesięciokrotny.

Reaktor, w którym prowadzi się proces uwodornienia gliceryny do glikolu propylenowego przedstawia rysunek.

Uwodornienie gliceryny do glikolu propylenowego w obecności katalizatora zawiesinowego prowadzi się w sposób ciągły w reaktorze barbotażowym zawierającym 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 w którym oddziela się ciecz od wodoru. Wodór do mieszalnika 4 doprowadza się poprzez dyfuzory wodoru ze spieków metalicznych 6, torus 7 i rurę z króćcem 8, a przez rurę z króćcem 9 i dyszę 12 doprowadza się glicerynę. Zatężoną zawiesinę katalizatora doprowadza się dyszami 11 powyżej dyfuzorów wodoru, a produkty uwodornienia wraz z odseparowanym wodorem odprowadza się odpływem 10.

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.

PL 216 243 B1

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.

P r z y k ł a d 1 porównawczy ₃

W reaktorze barbotażowym o pojemności 0,005 m³, zawierającym centralną rurę cyrkulacyjną i jedną pętlę cyrkulacji cieczy uwodornia się gliceryną w obecności katalizatora Cu/ZnO pod ciśnieniem 9,0 MPa w temperaturze 230°C. Konwersja gliceryny do produktów uwodornienia wynosi 95%, a selektywność uwodornienia gliceryny do glikolu propylenowego wynosi 94%.

Produkt reakcji, oprócz glikolu propylenowego zawiera glicerynę, poliglikole, izopropanol, glikol etylenowy oraz acetol.

P r z y k ł a d 2 ₃

W reaktorze barbotażowym o pojemności 0,005 m³ zawierającym dwie pętle cyrkulacyjne oraz tłokowy separator wodoru i produktów reakcji uwodornia się glicerynę w obecności katalizatora

Cu/ZnO w temperaturze 230°C, pod ciśnieniem 9,0 MPa, przy przepływie gliceryny 000125 33 m³/godzinę i wodoru 80 Ndm³/minutę. Katalizator Cu/ZnO o stosunku molowym jak 5:2 w ilości 5 cg/g stosowany jest w postaci zawiesiny o rozmiarach 0,5-10 mikrometrów w glikolu propylenowym. Konwersja gliceryny do produktów uwodornienia wynosi 99%, a selektywność uwodornienia gliceryny do glikolu propylenowego 99%. Produkt uwodornienia nie zawiera acetolu, zawiera niewielkie ilości izopropanolu i poliglikoli i śladowe ilości gliceryny.

Claims (1)

1. Sposób uwodornienia gliceryny do glikolu propylenowego w reaktorze barbotażowym, znamienny tym, że do reaktora barbotażowego posiadającego dwie pętle cyrkulacji mieszaniny reakcyjnej, pierwszą pętlę w strefie mieszalnika (4), w postaci rury, który umieszczony jest w dolnej części rury cyrkulacyjnej (2), i który zawiera separator żaluzyjny (5) stanowiący strefę separacyjną pierwszej pętli, oraz zawierającego 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), wprowadza się wodór dyfuzorami wodoru (6) z torusem (7), glicerynę dyszą (12) umieszczoną w strefie dyfuzorów wodoru (6) i zawiesinę katalizatora dyszami (11), przy czym proces prowadzi się w temperaturze 200-260°C, pod ciśnieniem 6-12 MPa, dobierając przepływy gliceryny tak, aby czas przebywania mieścił się w zakresie 3-4 godziny, a przepływy wodoru tak, aby jego nadmiar w stosunku do stechiometrycznego zapotrzebowania był nie mniejszy niż dziesięciokrotny.