Pierwszenstwo: 28.1.1963 P 100 610) Opublikowano: 23.IV.1965 49286 KI. 12 g, 4/01 MKB UKD Wspóltwórcy wynalazku: mgr inz. Waclaw Hennel, mgr inz. Tadeusz jC3!£3L!OT£K A| Wojtowicz, mgr inz. Zdzislaw Lyson, mgr inz.Jan Iwinski, mgr inz. Tadeusz Czarnota Wlasciciel patentu: Zaklady Azotowe Kedzierzyn, Kedzierzyn (Polska) jfr&isj tea:fo;:.»j im&$ Sposób katalitycznego utleniania zwiazków organicznych w fazie gazowej i urzadzenie do stosowania tego sposobu Utlenianie zwiazków organicznych w fazie ga¬ zowej w obecnosci stalych katalizatorów jest reali¬ zowane na duza skale we wspólczesnym przemysle chemicznym. Przykladem tu moze byc utlenianie powietrzem naftalenu do bezwodnika ftalowego, 5 benzenu do bezwodnika maleinowego, antracenu do antrachinonu, metanolu do formaldehydu itd.Azeby jakakolwiek z tych reakcji poprowadzic z jak najwieksza wydajnoscia, to znaczy, azeby uniknac przedostania sie surowca do gazu opuszcza- 10 jacego reaktor, nalezy spelnic dwa podstawowe warunki. Sa nimi: utrzymanie optymalnej tempe¬ ratury reakcji we wszystkich miejscach komory reakcyjnej reaktora, oraz utrzymanie optymalnego, stalego dla wszystkich czasteczek, czasu przeby- 15 wania we wspomnianej komorze. Warunki te tylko czesciowo mozna spelnic przy technicznej realizacji procesu, pokonujac przy tym duze trudnosci. Jesli bowiem prowadzic reakcje na stalym zlozu katali¬ zatora to powstaja trudnosci odprowadzenia wy- 20 dzielajacego sie w zlozu ciepla, czyli trudnosci unikniecia róznic temperatur w tym zlozu. Nato¬ miast przy zastosowaniu fluidalnego zloza katali¬ zatora nie da sie uniknac znacznego rozrzutu czasów przebywania, to znaczy sytuacji w której poszcze- 25 gólne czasteczki przebywaja rozmaicie dlugo.Istota sposobu wedlug wynalazku jest poprowa¬ dzenie procesu w dwóch etapach: w etapie pierw¬ szym we fluidalnym zlozu katalizatora, a w dru¬ gim w stacjonarnym, przy czym do odbioru ciepla 30 od zloza stacjonarnego wykorzystuje sie zloze flui¬ dalne, które z kplei oddaje cieplo do kotla paro¬ wego lub innych rur chlodzacych.Zasadnicza korzyscia zastosowania sposobu we¬ dlug wynalazku jest zwiekszenie ilosci produkcji, która mozna uzyskac z jednostki objetosci reakto¬ ra. Frodukcja uzyskiwana obydwoma znanymi spo¬ sobami, fluidalnym i stacjonarnym jest w przybli¬ zeniu równa jesli odniesc ja do objetosci prze¬ strzeni zajetej w reaktorze przez katalizator.Powstaly w ten sposób wskaznik wydajnosci wy¬ nosi np. w procesie utleniania naftalenu do bez¬ wodnika ftalowego okolo 25 g/l godz.W przypadku prowadzenia reakcji sposobem we¬ dlug wynalazku wskaznik ten ulega poprawie w etapie pierwszym, fluidalnym oraz zwlaszcza w etapie drugim stacjonarnym.W etapie fluidalnym wskaznik wzrasta, bowiem sposób wedlug wynalazku pociaga za soba umie¬ szczanie licznych pionowych rur w zlozu fluidal¬ nym co jak wiadomo podnosi hydrauliczna spraw¬ nosc tego zloza. W etapie drugim stacjonarnym wzrost ten polega na znacznie lepszym wykorzy¬ staniu poczatkowej czesci zloza stalego niz w przy¬ padku znanego sposobu stacjonarnego. Jesli bo¬ wiem na zloze stale wprowadzic zupelnie swieza mieszanke, to na skutek trudnosci odbioru duzych ilosci wydzielajacego sie ciepla trzeba przyhamo¬ wac reakcje obnizajac temperature mieszanki do¬ lotowej ponizej temperatury optymalnej. Jesli na- 492863 49886 tomiast na to zloze wprowadzic mieszanke, która wlasnie jest np. w polowie calkowitego czasu rea¬ gowania to ilosci wydzielajacego sie ciepla sa znacznie mniejsze i nie ma potrzeby hamowania przebiegu reakcji.Zastosowanie sposobu wedlug wynalazku umo¬ zliwia takze zmniejszenie przestrzeni reaktora nie zajetej przez katalizator zarówno w odniesieniu do znanego sposobu fluidalnego jak i stacjonarnego.Zmniejszenie to jest znaczne zwlaszcza w odnie¬ sieniu do sposobu stacjonarnego, bowiem przestrzen zajmowana bezproduktywnie przez ciecz chlodza¬ ca (np. stopiona saletra) zostaje zastepiona fluidal¬ nym zlozem katalizatora.Uzasadniona wyzej korzysc sposobu wedlug wy¬ nalazku polegajaca na zwiekszeniu wydajnosci reaktora zostala potwierdzona badaniami póltech- nicznemi, w których na specjalnym reaktorze o srednicy 600 mm utleniano benzen do bezwodni¬ ka maleinowego oraz naftalen do bezwodnika fta¬ lowego.Reaktor sluzacy do realizacji sposobu wedlug wynalazku posiada dwie komory katalityczne, ko¬ more zloza stalego i komora zloza fluidalnego.Charakterystyczna cecha reaktora wedlug wyna¬ lazku jest umieszczenie w komorze zloza fluidalne¬ go komory zloza stalego o rozwinietej powierzchni scian oraz umieszczenie tamze rur chlodzacych.Dzieki, temu moze odbywac sie ruch ciepla od zloza stalego do fluidalnego, a równoczesnie moze byc osiagnieta stalosc temperatury w tym ostatnim zlozu.Stosujac reaktor rozwiazany wedlug wynalazku osiaga sie szereg dodatkowych korzysci, a miano¬ wicie unika sie klopotliwej w uzyciu saletry wzgle¬ dnie innej cieczy chlodzacej, straty katalizatora utrzymuje sie na niskim poziomie charakterystycz¬ nym dla zloza stalego, a ponadto, podobnie jak w znanych reaktorach fluidalnych uzyskuje sie mozliwosc stosowania wysokich stezen surowca w powietrzu bez niebezpieczenstwa eksplozji.Przyklad rozwiazania reaktora wedlug wynalaz¬ lo 20 25 30 85 40 ku przedstawiony jest na rysunku schematycznym stanowiacym osiowy przekrój reaktora dwiema plaszczyznami z których jedna przechodzi przez rury zloza stalego a druga przez rury chlodza¬ ce. Rysunek ten sluzyly zarazem do wyjas¬ nienia sposobu wedlug wynalazku. Powietrze z parami surowca wplywa przez ruszt fluidyzacyj¬ ny 1 do przestrzeni 2 w której znajduje sie faza fluidalna reaktora. W górnej rozszerzonej czesci 3 reaktora nastepuje oddzielenie gazu od kataliza¬ tora na zasadzie sedymentacji oraz umieszczone sa filtry 4 zatrzymujace pyl katalizatora. Gazy rea¬ kcyjne przedostaja sie nastepnie nad dno sitowe we 5 w które wspawane sa rury 6 zawierajace stale zloze katalizatora. Po opuszczeniu zloza stalego gaz poreakcyjny odprowadzony jest wspólsrodko- wymi rurami 7 do, przestrzeni 8 a z niej do krócca wylotowego 9. Rury 10 kotla parowego lub innego wymiennika ciepla sluzacego do odprpwadzenia ciepla umieszczone sa równiez w zlozu fluidalnym i lacza sie z kolektorami 11. Wtryskiwacz 12 do¬ datkowych ilosci surowca posiada wylot w dolnej czesci zloza fluidalnego. PL