Uprawniony z patentu: Farbwerke Hoechst AktiengeselLschaft vormals Meister Lucius u. Bruniog, Frankfurt n/Menem (Republika Federalna Niemiec) Sposób ciaglej wymiany masy w przeciwpradzie pomiedzy przegrzana para wodna i wrzaca mieszanina reakcyjna, skladajaca sie z naftalenu i kwasu siarkowego Przedmiotem wynalazku jest sposób ciaglej wy¬ miany masy w przeciwpradzie pomiedzy przegrza¬ na para wodna i wrzaca mieszanina reakcyjna, skladajaca sie z naftalenu i kwasu siarkowego, pod¬ czas procesu hydrolizy kwasu 'naftaleno-1-sulfono- wego w pionowej kolumnie.Sposób dotyczy procesu w którym wystepuje ma¬ la szybkosc wymiany masy i istnieje duza mozli¬ wosc wystapienia korozji.Znany jest sposób przeprowadzania hydrolizy kwasu naftaleno-1-sulfonowego w mieszalnikach z zastosowaniem wody. Ulega przy tym równiez hy¬ drolizie czesc kwasu naftaleno-2-sulfonowego, co powoduje spadek wydajnosci. Prowadzenie hydro¬ lizy w mieszalnikach z zastosowaniem pary jest nie¬ oplacalne z powodu zbyt duzego zuzycia pary.Dotychczas pewnych procesów wymiany masy miedzy fazami gazowymi i cieklymi nie bylo moz¬ na prowadzic w sposób ciagly i w przeciwpradzie.Chodzi przy tym o procesy wymiany o dlugim cza¬ sie wymiany pomiedzy substancjami o dzialaniu silnie korodujacym. Do tych procesów wymiany nie mozna zastosowac kolumny zraszanej, gdyz czas zraszania jest zbyt krótki, ani tez nie mozna za¬ stosowac kolumny metalowej z pólkami dzwono¬ wymi, poniewaz ulega ona korozji. Z powodu wla¬ sciwosci korozyjnych niemozliwe jest równiez prze¬ dluzenie czasu zraszania w kolumnie przez wmon¬ towanie do kolumny drobnych siatek drucianych.Celem wynalazku jest opracowanie sposobu prze- 10 15 20 25 30 2 prowadzania w przeciwpradzie procesu wymiany masy pomiedzy przegrzana para wodna i wrzaca mieszanina reakcyjna pozbawionego wymienionych niedogodnosci.Wedlug wynalazku ciagla wymiane masy miedzy przegrzana para wodna i wrzaca mieszanina reak¬ cyjna, skladajaca sie z naftalenu i kwasu siarko¬ wego, w przeciwpradzie w ipionowo ustawionej ko¬ lumnie przeprowadza sie w ten sposób, ze przegrza¬ na pare wodna przepuszcza sie ku górze przez mie¬ szanine reakcyjna w postaci pecherzyków a mie¬ szanina reakcyjna przeplywa w sposób ciagly przez wypelnienie kolumny, które jest calkowicie zalane mieszanina reakcyjna.W sposobie wedlug wynalazku chodzi zatem o kolumne pecherzykowa pracujaca przeciwprado- wo, która staje sie aparatem o zwielokrotnionym dzialaniu dzieki temu, ze wypelnia sie ja wystar¬ czajaco wysoko ksztaltkami o odpowiednich wy¬ miarach. Ksztaltki wypelnienia powstrzymuja prze¬ plyw konwekcyjny cieczy powodowany przecho¬ dzeniem pecherzyków, który przy braku wypelnie¬ nia wywoluje szybkie pionowe mieszanie zwrotne.Doplywajaca i odplywajaca ilosc fazy cieklej ko¬ rzystnie jest regulowac w ten sposób, zeby wyso¬ kosc ksztaltek wypelnienia byla równa wysokosci cieczy. Zawarty w mieszaninie reakcyjnej kwas l^naftalenosulfonowy ulega przy tym w znacznym stopniu hydrolizie z utworzeniem naftalenu i kwa¬ su siarkowego. Przechodzacy strumien pecherzyków 72S783 pary wzbogaca sie w naftalen i odprowadza go z mieszaniny reakcyjnej. Dzieki wymianie w prze- ciwpradzie osiaga sie to, ze zawartosc kwasu 1-naf- talenosulfonowego moze byc zmniejszona ponizej 1% wagowo i ze zuzycie pary jest minimalne.Sposób wedlug wynalazku przeprowadza sie ko¬ rzystnie przy uzyciu pionowej rury, której dlugosc jest duza w stosunku do jej srednicy i która jest wypelniona ksztaltkami, które sa mniejsze niz 1/10 srednicy rury.Nieoczekiwanie prosty sposób postepowania we¬ dlug wynalazku umozliwia zastosowanie metody przeciwpradowej w takich przypadkach,- w których konieczne wydawaly sie pólki dzwonowe, które jednakze ze wzgledów materialowych nie mogly byc stosowane. Jak wiadomo wymiary konstrukcji pó¬ lek dzwonowych z odpornego fajansu albo grafitu sa ograniczone, podczas gdy stosowana wedlug wy¬ nalazku rure mozna latwo wykonac w dowolnej wielkosci, np, przez wymurowanie.Spospbem wedlug wynalazku mozna nastawiac dowolny czas pozostawania cieczy w aparacie. Dzia¬ lanie korozji w sposobie wedlug wynalazku nie sta¬ nowi zasadnijczelj przeszlkody. Kolumne, np. w po- sitaci rury mozna latwo wykonac jako gruboscien- na, a itakze mozna ja laifcwo wymienic.Zapchanie i osady mozna latwo usunac w kolum¬ nie pracujacej sposobem wedlug wynalazku.W celu objasnienia wynalazku, ze wskazaniem jak dalece sposobem wedlug wynalazku moze byc pow¬ strzymane mieszanie zwrotne i przez to osiagnieto dzialanie przeciwpradowe, przedstawiono graficz¬ nie na wykresie zaleznosc czasu mieszania zwrot¬ nego i wysokosci wypelnienia. Wymienione zalez¬ nosci uwidocznione sa na fig. 1 i fig. 2.Fig. 1 ilustruje zaleznosc czasu mieszania zwrot¬ nego od predkosci gazu, wysokosci wypelnienia i po¬ staci ksztaltek wypelnienia.Fig. 2 ilustruje zaleznosc miedzy czasem miesza¬ nia zwrotnego i wysokoscia wypelnienia przy róz¬ nych predkosciach gazu i róznych postaciach ksztal¬ tek Wypelnienia.Fig. 3 przedstawia zasade buidowy urzadzenia do przeprowadzenia sposobu wedlug wynalazku.Fig. 1 przedstawia uklad wspólrzednych, przy czym na osi odcietych naniesiona jest predkosc po¬ wietrza w cm/sek w odniesieniu do wewnetrznego przekroju poprzecznego rury szklanej o srednicy 150 mm, które wtlaczano od dolu do rury wypel¬ nionej ksztaltkami i woda. Na osi rzednych nanie¬ siony jest czas w minutach, jaki uplywa od momen¬ tu dodania stezonego roztworu nadmanganianu po¬ tasowego do momentu spostrzezenia rózowego za¬ barwienia Wody w dolnym koncu kolumny przy wysokosci wypelnienia podanej w metrach slupa zawierajacego ksztaltki wypelnienia, ciecz i gaz.Fig. 2 ilustruje uklad wspólrzednych, w którym czas mieszalnia zwrotnego przedstawiony jest na osi odcietych w minutach, a na osi rzednych wyso¬ kosc wypelnienia w m, dla pierscieni Raschiga o srednicy 15 mm i 8 mm. Dla zmiennych predkosci powietrza otrzymuje sie obszary zakreskowane.W tych przypadkach czas mieszania zwrotnego jest proporcjonalny do kwadratu wysokosci wypelnie¬ nia. 72578 4 W sposobie wedlug wynalazku mozna stosowac nie tylko zmodyfikowana kolumne pecherzykowa, lecz równiez kolumne zraszana calkowicie zalana, w której ciecz porusza sie wolniej w dól niz w 5 przypadku kolumny zraszanej.Nastepujacy przyklad oddzielenia kwasu naftale- no-1-sulfonowego z mieszaniny sulfonujacej od kwasów naftalenosulfonowych przez^ hydrolize za pomoca pary wyjasnia wynalazek. Fig. 3 przedsta- io wia zasadnicza budowe urzadzenia do przeprowa¬ dzenia sposobu wedlug wynalazku.Rure 1 o serdnicy 250 mm z zeliwnych odcinków o lacznej dlugosci 10 m wypelnia sie na wysokosc 8 m ceramicznymi ksztaltkami 2 w formie siodelek 15 o wielkosci nominalnej 15 mm. Mieszanine sulfonu¬ jaca 3, wytworzona w znany sposób z naftalenu i 95%-owego kwasu siarkowego w stosunku molo¬ wym 1 :1,3 w temperaturze 163°C w ciagu 2 godzin, o zawartosci 6% wagowych kwasu i-naftalenosul- 20 fonowego, wpompowuje sie w sposób ciagly powy¬ zej ksztaltek wypelnienia 2. Ponizej ksztaltek wy- pelnienia doplywa para wodna 4 przegrzana do temperatury 175°C pod cisnieniem okolo 2 atm. Ele¬ menty grzejne 5 sluza do utrzymywania mieszaniny 25 sulfonujacej 3 w calej masie w temperaturze wrze¬ nia tak aby nie mogla ona pobierac ani tez oddawac pary wodnej. W stanie ustalonym przeplywa w cia¬ gu godziny z góry 200 kg mieszaniny sulfonujacej 3 i od dolu doplywa 20 kg pary wodnej 4. Faza ciekla 30 i faza parowa siegaja tak wysoko, jak ksztaltki wy¬ pelnienia 2, czyli do wysokosci 8 m. Wyplyw 6, zawierajacy 0,6% wagowych kwasu 1-naftalenosul- fónowego, jest natychmiast zobojetniany.Naftalen 7 niezwiazany i wytworzony w wyniku 35 hydrolizy za pomoca pary 4 (lacznie 12% ilosci wsa¬ du) usuwa sie z para 4, skrapla w stanie stopionym oddziela od wody i zwraca do sulfonowania.W doswiadczeniu porównawczym mieszanine sul¬ fonujaca hydrolizowano przez zwykle wprowadze- 46 nie pary wodnej do glebokiego naczynia. Aby za¬ wartosc kwasu 1-naftalenosulfonowego obnizyc rów¬ niez do 0,6% wagowych, potrzebna byla dziesiecio¬ krotna ilosc pary wodnej, a ilosc usunietego nafta¬ lenu wzrosla do 20% wsadu naftalenu przy uprzed- 45 nio przeprowadzonym sulfonowaniu. Zawartosc kwasu 2-naftalenosuifonowego odpowiednio zmala¬ la. To doswiadczenie porównawcze wykazuje zale¬ ty przeciwpradowego sposobu przeprowadzenia pro¬ cesu, którego nie dalo sia zrealizowac w znanych 5e kolumnach z powodu dlugiego czasu hydrolizy, wy* noszacego co najmniej 30 minut przy oszczednym zuzyciu pary i z powodu korozyjnych wlasciwosci mieszaniny sulfonujacej.W doswiadczeniu porównawczym z zastosowaniem 55 kolumny z pólkami dzwonowymi o 20 pólkach i ko¬ lumny wedlug wynalazku o tym samym przekroju rury, wydajnosc tej ostatniej w identycznych poza tym warunkach byla dziesiec razy wieksza.Wynika to z tego, ze kolumna stosowana w spo- 66 sobie wedlug wynalazku pracuje na calej wysokosci wypelnionej ksztaltkami wypelnienia, podczas gdy kolumna z pólkami dzwonowymi posiada martwe przestrzenie pomiedzy pokrytymi ciecza pólkami i wysokosc martwych przestrzeni przewyzsza wy- 65 sokosc warstw cieczy.72578 PL PL