RU1817705C

RU1817705C - Реактор дл окислени алкилароматического углеводорода в ароматическую карбоновую кислоту и способ окислени алкилароматического углеводорода в ароматическую карбоновую кислоту

Info

Publication number: RU1817705C
Application number: SU894613721A
Authority: RU
Inventors: Ки Ли Мион
Original assignee: Амоко Корпорейшн
Priority date: 1988-03-17
Filing date: 1989-03-16
Publication date: 1993-05-23
Also published as: CN1036756A; CN1024414C; KR890014159A; EP0341813A1; US5102630A; JPH029839A

Abstract

Изобретение относитс к способу и устройству дл повышени конверсионной эффективности реактора. Цель - повышение ® качества ароматической кислоты путем повышени эффективности перемешивани , а также улучшение удержани и распределени кислородсодержащего газа. Реактор представл ет собой резервуар непрерывного перемешивани дл жидкофазного окислени ароматического алкила в ароматическую карбоновую кислоту, имеющий вертикально расположенные относительно узкие отражатели на стенке реактора и средства дл впуска окисл ющего газа/ расположенные в реакторе ниже мешалки. Ширина отражател составл ет пример жэ 0,02-0,04 диаметра реактора. 2 с. и 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

Изобретение относитс к способу и устройству дл повышени конверсионной эффективности реактора.

Целью изобретени вл етс улучшение качества ароматической кислоты путем повышени эффективности перемешива-- ни . а также улучшение удержани и распределени кислородсодержащего газа.

На фиг. 1 представлен общий вид реактора ,1 на фиг. 2 - поперечное сечение реактора (верхн оконечность реактора не показана); на фиг. 3 - вид горизонтального поперечного сечени одного квадранта реактора по А-А фиг. 2; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 3.

Предпочтительный реактор представл ет собой сосуд 1 под давлением и содержит мешалку 2, котора вращает верхний перемешивающий элемент, или рабочее колесо 3 и нижний перемешивающий элемент, или рабочее колесо 4, которые прикреплены к валу 5 мешалки. Кроме того, реактор содержит относительно узкие, вертикально расположенные внутренние отражатели 6, примыкающие к цилиндрической стенке реактора и направленные от нее радиально внутрь. Каждый перемешивающий элемент вращаетс на валу 5 по существу в горизонтальной плоскости с заранее выбранной скоростью вращени так, чтобы содержимое реактора хорошо перемешивалось. Предусмотрено множество газовых насадок , таких как газопровод 7 дл ввода окисл ющего газа под низким рабочим колесом 4.

Реактор работает следующим образом.

Ароматический алкил, например, пара- ксилол, и среда летучего водного кислотного растворител , например, содержащего катализатор водного раствора уксусной кислоты , соедин ютс дл образовани смеси, котора вводитс в реактор через трубопровод 8. Кислородсодержащий газ вводитс , внутрь реактора через впускной газопровод 7, который оканчиваетс в реакторе около его днища под рабочим колесом 4. Кисло (Л

С

00

VJ

8

со

родсодержащий газ служит дл окислени ароматического алкила в ароматическую карбоновую кислоту в присутствии катализатора . Жидкие продукты реакции и среда растворител удал ютс через трубопро- вод.9.

Тепло, выдел ющеес в ходе реакции в реакторе, обеспечивает испарение заключенных в нем летучих растворител , воды и реакционной смеси. Существенна часть тепла, выделенного в результате экзотермической реакции в реакторе, отводитс из реакционной смеси посредством испарени водного растворител , ив меньшей степени ароматического алкила. Испаренное вещество и непрореагировавший кислород и другие компоненты кислородсодержащего газа, поданного в реактор, проход т вверх по реактору и отвод тс из реактора через выпускную трубу 10. Эти испаренные вещества и газы проход т в расположенную выше конденсаторную систему, как например, конденсатор 11, через которую циркулирует охлаждающа среда, вход через впускное отверстие 12 и выход через выпускное отверстие 13. Сконденсировавша с часть паров , прошедших в конденсатор 11, возвращаетс в реактор через трубопровод 14, несконденсировавша с часть удал етс из системы через трубопровод 15.

В реакторе ароматический алкил окисл етс в присутствии катализатора кислородом , обычно вводимым о виде воздуха, дл получени требуемой ароматической карбо- новой кислоты и промежуточных продуктов. Поток продукта отводитс в виде исход щего потока из реактора через выпускную трубу 9. Затем поток продукта подвергаетс обработке с помощью обычных технических приемов, ьчтобы разделить его компоненты и выделить ароматическую карбоновую кислоту , содержащуюс в нем, как правило, посредством дальнейшей кристаллизации; разделени твердых и жидких компонентов и сушки.

Верхнее рабочее колесо 3 предпочтительно представл ет собой шестилопаст- ную дисковую турбину 16, в которой/кажда лопасть 17 расположена в плоскости, радиальной по отношению к валу 5. Лопасти отделены друг от друга равными промежутками и кажда лопасть соединена с внутренним валом через диск 18.

Нижнее рабочее колесо 4 предпочтительно представл ет собой шестилопаст- ную турбину с наклонными лопаст ми, в которой кажда лопасть 19 наклонена под углом примерно 45°. Лопасти отделены друг от друга равными промежутками. Направление наклона 45° определ етс направлением вращени вала 5 так, чтобы при нормальном вращении вала кажда лопасть перемещала жидкость вверх и от вала. Другими словами, передн кромка каждой лопасти

расположена ниже ее задней кромки в направлении вращени турбины.

Как указывалось выше, кислородсодержащий газ, обычно воздух, вводитс внутрь реактора через впускной газопровод 7.

в предпочтительном варианте изобретени имеютс четыре аналогичных впускных газопровода, по одному в каждом квадранте реактора.

Каждый впускной газопровод проходит

через стенку реактора на относительно высоком уровне внутрь реактора и затем проходит вниз от стенки реактора до уровн (как показано на фиг, 4) ниже Нижнего рабочего колеса. На фиг, 3 и 4 показан, соответственно , сверху и сбоку газопровод 7, содержащий множество пр мых труб 20, 21 и 22, выполненный так, чтобы точно направл ть газ в нужное место.

Рассто ние между оконечностью насадка и стенкой реактора, обозначенное Д1, предпочтительно составл ет 0,23 внутреннего диаметра резервуара реактора. Рассто ние между оконечностью насадка и днищем реактора, обозначенное Д2, составл ет примерно 0,12-0,18 внутреннего диаметра , и рассто ние между нижним рабочим колесом (измеренное от центра его лопа- . стей) и днищем реактора, обозначенное ДЗ, находитс в пределах примерно от 0,25 до

0,36 диаметра резервуара. Таким образом, оконечности насадков наход тс примерно на полпути между днищем реактора -и нижним рабочим колесом.

Угол наклона насадка вниз (Qi) -между

насадком и вертикальной ссылочной линией , параллельной продольной оси реактора (показанный на фиг. 4) находитс в пределах примерно от-15° до 30°, предпочтительно в пределах примерно от 20° до 25°,

а угол смещени насадка от плоскости, наплавленной радиально от продольной оси реактора, (Cte) находитс в пределах при-, мерно от 30° до 90°, предпочтительно в пределах примерно от 45° до 70°, дл

предпочтительного направлени газового потока, которое вл етс приблизительно тангенциальным по отношению к круговой площади, сметаемой нижним рабочим колесом .

5 На фиг. 3 и 4 показано также расположение отражателей б относительно стенки реактора и друг друга, а также их расположение по отношению к впускным газопроводам . Радиальный угол между впускным

газопроводом и ближайшим отражателем .

(Cb) находитс в пределах примерно от 20° до 45°, предпочтительно в пределах примерно от 25° до 35°. Кажда из отражательных лопаток может иметь закругление или фаску на кромке, удаленной от боковой 5 стенки реактора.

Ширина отражателей (Д4 на фиг. 4) составл ет примерно 0,02-0,04 внутреннего диаметра резервуара реактора. Зазор между каждым отражателем и стенкой резерву- 10 ара составл ет примерно 0,01 внутреннего диаметра резервуара реактора.

Улучшенные результаты, которые можно достичь в соответствии с этим изобретением , были продемонстрированы в системе, 15 аналогичной вышеописанной, за исключением того, что нижнее рабочее колесо имело четыре, а не шесть лопастей, наклоненных под углом 45°, а в качестве опытных сред использовались водопроводна вода и воз- 20 дух в услови х окружающей среды, с 15 вес. % неочищенной терефталевой кислоты в виде твердой составл ющей и скоростью воздушного потока, котора составл ла 2,0 объема воздуха в минуту на единичный объем 25 суспензии.

В этой системе замена сравнительно широких отражателей, использовавшихс прежде, на более узкие отражатели, соответствующие насто щему изобретению, по- 30 зволила снизить на 14% минимальную скорость мешалки и на 61% минимальное потребление энергии, необходимые дл удержани твердых компонентов полностью во взвешенном состо нии. Кроме того, 35

при тех же затратах энергии задержка газа увеличилась примерно на 14%.

В результате переноса насадков из верхнего в нижнее расположение относительно нижнего рабочего колеса задержка газа 40 увеличилась примерно на 29%, хот требуемые скорость мешалки и затраты энергии слегка увеличились. При тех же затратах энергии наблюдалось увеличение задержки газа примерно на 16%.45

Кроме того, наблюдалось гораздо лучшее рассе ние пузырьков газа в области нижнего рабочего колеса. Этот эффект особенно важен дл исключени рбразовани оптических загр знений, поскольку основ- 50 на часть параксилола окисл етс очевидно

в зоне нижнего рабочего колеса.

Claims

1. Реактор дл окислени алкиларома- тического углеводорода в ароматическую карбоновую кислоту, представл ющий собой цилиндрический вертикальный, выдерживающий давление сосуд с продольной осью, дном и боковыми стенками, имеющий средство дл ввода реагента, средства дл вывода, содержащего твердые вещества продукта реакции и средство дл ввода газа-окислител , коммуникационную систему дл жидкости, св занную с реактором, мешалку , присоединенную к валу, причем мешалка с валом вход т в реактор вдоль продольной оси сосуда и имеют верхний перемешивающий элемент и самый нижний перемешивающий элемент, соединенные с ними, а также вертикально расположенные отражательные средства, располагающиес внутри сосуда по соседству с боковыми стенками, но на рассто нии от них, вертикально расположенные отражательные устройства , состо щие из р да лопастей, распределенных равномерно по окружности сосуда и расположенных так, что кажда лопасть направлена радиально внутрь от боковой стенки, отличающийс тем, что, с целью улучшени качества ароматической кислоты путем повышени эффективности перемешивани , а также распределени окисл ющего газа, лопасти имеют ширину, составл ющую 0,02-0,04 диаметра цилиндрического сосуда, и средство дл ввода газа-окислител заканчиваетс р дом питающих сопл, расположенных внутри сосуда ниже самого нижнего перемешивающего элемента.

2. Реактор по п. 1, отличающийс тем, что он имеет четыре сопла, распределенных по существу равномерно по одному в каждом горизонтальном квадрате реактора , и каждое сопло расположено примерно посередине между дном реактора и самым нижним перемешивающим элементом.

3. Реактор по п. 2, отличающийс тем, что самый нижний перемешивающий элемент расположен на уровне от дна реактора , составл ющем 0,25-0,36 диаметра реактора , а сопла расположены на высоте от дна реактора, составл ющей 0,12-0,18 диаметра реактора.

4. Реактор поп.З, отличающийс тем, что самый нижний перемешивающий элемент представл ет собой нагнетающую вв-ерх турбину с наклонными лопаст ми, а

питающие сопла направлены вниз и вовнутрь .

5. Реактор по п. 4, отличающий- с тем, что каждое из сопл направлено вправо от места соединени боковой стенки с соответствующими средствами дл ввода газа и в направлении отражающей лопасти, к которой оно ближе всего расположено, под углом 30-90° относительно радиуса реактора и вниз под углом 15-30° относитель- но вертикальной плоскости.

6. Реактор по п. 1, отличающий- с тем, что кажда лопасть из р да отражающих лопастей имеет закругленную или скошенную кромку, отдаленную от боковой стенки.

7. Реактор по п. 1, отличающийс тем, что отражающие средства удалены от боковой стенки на рассто ние, составл ющее примерно 0,01 диаметра цилиндриче- ского реактора.

8. Способ окислени алкилароматиче- ского углеводорода в ароматическую карбо- новую кислоту, в котором углеводород образует массу жидкости в вертикальном сосуде, обладающем осью с цилиндрическими боковыми стенками, на которых расположены вертикальные отражающие перегородки , при этом кислородсодержащий газ пропускают через жидкую массу, в которой происходит образование мелких частиц твердого продукта и их суспендирование в жидкой массе за счет перемешивани с помощью вращающихс элементов, смонтированных на вертикальном валу по оси сосуда, и перемешивание обеспечивают непрерывным приданием импульса в среднем уровне жидкой массы так, что часть жидкости движетс горизонтально по направлению к боковой цилиндрической стенке и вращательно вокруг боковой цилиндрической стенки, и непрерывным приданием импульса на нижнем уровне жидкой массы так, что часть жидкости движетс вверх и поступательно по направлению к боковой цилиндрической стенке и вращательно вокруг боковой цилиндрической стенки, отличающийс тем, что, с целью улучшени удерживани и распределени кислородсодержащего газа, газ ввод т в жидкую массу в месте ниже нижнего уровн .

Фиг.1

Фиг. 2