RU2021110787A - Элемент в виде двух трапеций, установка с псевдоожиженным слоем и способ проведения реакции гидрирования нитросоединения - Google Patents

Claims (25)

1. Установка с псевдоожиженным слоем (в частности, реактор с псевдоожиженным слоем), содержащая оболочку, газораспределитель и внутреннюю камеру, ограниченную внутренней стенкой упомянутой оболочки и верхней поверхностью упомянутого газораспределителя, упомянутая внутренняя камера имеет нижнюю часть, соответствующую верхней поверхности упомянутого газораспределителя, и верхнюю часть, причем в направлении центральной оси упомянутой установки с псевдоожиженным слоем, при условии, что вертикальное расстояние между нижней частью и верхней частью равно H (единица измерения - м), область внутренней камеры от нижней части и вверх до 0,1H, 0,2H, 0,3H, 0,4H, 0,5H, 0,6H, 0,7H или 0,8H представляет собой нижнюю область, область внутренней камеры от верхней части и вниз до 0,1H, 0,2H, 0,3H, 0,4H, 0,5H, 0,6H, 0,7H или 0,8H представляет собой верхнюю область, а область внутренней камеры между нижней областью и верхней областью представляет собой среднюю область, высота средней области в направлении центральной оси упомянутой установки с псевдоожиженным слоем составляет 0,005H-0,2H, 0,005H-0,05H или 0,005H-0,02H, в средней области расположена перфорированная пластина (например, выбранная из по меньшей мере одной из пластины с пробитыми отверстиями, сетки сита и решетки, в частности, решетка), перфорированная пластина включает в себя область внешнего края и центральную область, (1) при условии, что доля отверстий области внешнего края равна A1 (единица измерения - %), а доля отверстий центральной области равна A2 (единица измерения - %), то A1/A2 = 0-0,95 (предпочтительно 0,1-0,5), или отношение общей площади отверстий области внешнего края (единица измерения - м²) к общей площади отверстий центральной области (единица измерения - м²) составляет 1/10-1/2 или 1/5-1/2.

2. Установка с псевдоожиженным слоем по п. 1, в котором верхняя область соответствует зоне разбавленной фазы, нижняя область соответствует зоне плотной фазы, средняя область соответствует переходной зоне распыления частиц и/или высота в осевом направлении перфорированной пластины от верхней поверхности упомянутого газораспределителя (единица измерения - м) в 1,05-1,5 раза или 1,05-1,2 раза больше высоты в осевом направлении зоны плотной фазы (единица измерения - м).

3. Установка с псевдоожиженным слоем по п. 1, в котором количество перфорированных пластин равно единице или более (например, 1-5, в частности, 1-3 или 1), и в случае более единицы вертикальное расстояние между любыми двумя смежными перфорированными пластинами в направлении центральной оси упомянутой установки с псевдоожиженным слоем (единица измерения - м) составляет 0,001H-0,05H.

4. Установка с псевдоожиженным слоем по п. 1, в котором расстояние по прямой линии между любой точкой на периферийном крае перфорированной пластины и центральной точкой перфорированной пластины равно R (в частности, радиус), область, окруженная всеми точками, которые находятся на перфорированной пластине и удалены от центральной точки на расстояние по прямой линии, равное r, называется центральной областью, область между центральной областью и периферийным краем называется областью внешнего края, тогда r/R = 0,2-0,99 (предпочтительно 0,5-0,9, более предпочтительно 0,7-0,85) или R/r = 2/1-9/1, предпочтительно 2/1-5/1.

5. Установка с псевдоожиженным слоем по п. 1, в котором количество отверстий в центральной области (называемых центральным отверстием (центральными отверстиями) составляет 1-650 (предпочтительно 5-150, более предпочтительно 15-150) /на квадратный метр центральной области и/или количество отверстий в области внешнего края (называемых отверстием (отверстиями) внешнего края) составляет 0-4000 (предпочтительно 100-600, более предпочтительно 200-500)/на квадратный метр области внешнего края, и/или в случае более одного эквивалентные диаметры для множества центральных отверстий составляют, идентичные или отличные друг от друга, каждый независимо 0,04-1 м, 0,04-0,5 м или 0,04-0,1 м и/или в случае более одного эквивалентные диаметры для множества отверстий внешнего края составляют, идентичные или отличные друг от друга, каждый независимо 0,005-0,2 м, 0,005-0,08 м или 0,005-0,03 м и/или доля отверстий области внешнего края составляет 2-40% (предпочтительно 8-20%), доля отверстий центральной области составляет 30-100% (предпочтительно 40-80%) и/или перфорированная пластина имеет в основном форму круга, диаметр круга составляет 1-10 м, предпочтительно 2-5 м и/или толщина перфорированной пластины составляет 5-40 мм, предпочтительно 10-35 мм.

6. Установка с псевдоожиженным слоем по п. 1, в котором, когда перфорированная пластина размещена горизонтально, форма поперечного сечения, образованного разрезом в вертикальном направлении опорного корпуса, разделяющего любые два смежных отверстия, выбирается из квадрата, треугольника, ромба, прямоугольника, круга, овала, кольца и любого сочетания этих форм, или форма поперечного сечения, образованного разрезом в вертикальном направлении опорного корпуса, разделяющего любые два смежных отверстия, такова, что по существу никакие твердые частицы не скапливаются на поверхности, обращенной по направлению к верхней области опорного корпуса, и/или такова, что твердые частицы в контакте с поверхностью, обращенной по направлению к нижней области опорного корпуса, по существу улавливаются, или опорный корпус имеет форму изогнутой пластины или форму плоской пластины (предпочтительно расположен вертикально или расположен под наклоном от вертикального направления к нижней области (в частности, под наклоном 0,1-60°, 5-30 или 10-20°).

7. Установка с псевдоожиженным слоем по п. 1, в котором область внешнего края и центральная область соосны с центральной осью устройства с псевдоожиженным слоем и/или периферийный край перфорированной пластины соответствует форме внутренней стенки оболочки средней области и зафиксирован на внутренней стенке упомянутой оболочки или соединен с ней и/или периферийный край перфорированной пластины воздухонепроницаемым образом объединен с внутренней стенкой оболочки средней области.

8. Установка с псевдоожиженным слоем по п. 1, в котором H составляет 5-60 м (предпочтительно 10-30 м) и/или диаметр нижней области составляет 0,5-12 м (предпочтительно 1-8 м) и/или диаметр средней области составляет 0,5-16 м (предпочтительно 1-10 м)

9. Установка с псевдоожиженным слоем по п. 1, который дополнительно содержит устройство разделения газа и твердых частиц (например, циклонный сепаратор), расположенное в верхней области, и теплообменное устройство (например, теплообменную трубу), расположенное в нижней области, и, при необходимости, содержит конструктивный элемент в виде двух трапеций, расположенный в нижней области.

10. Установка с псевдоожиженным слоем по п. 9, в котором конструктивный элемент в виде двух трапеций содержит верхнюю отбойную перегородку, нижнюю отбойную перегородку и соединительную деталь для относительной фиксации верхней отбойной перегородки и нижней отбойной перегородки, продольный разрез верхней отбойной перегородки по ее центральной оси представляет собой трапецию (называемую первой трапецией), верхнее основание (относительно длинное основание) и нижнее основание (относительно короткое основание) первой трапеции имеют открытую горловину, два боковых края (боковые стороны) совместно образуют внутренний угол друг с другом, продольный разрез нижней отбойной перегородки по ее центральной оси представляет собой трапецию (называемую второй трапецией), верхнее основание (относительного короткое основание) и нижнее основание (относительно длинное основание) второй трапеции имеют открытую горловину, два боковых края (боковые стороны) совместно образуют внутренний угол друг с другом, открытая горловина нижнего основания первой трапеции и открытая горловина верхнего основания второй трапеции вставлены друг в друга (предпочтительно открытая горловина верхнего основания второй трапеции вставлена в открытую горловину нижнего основания первой трапеции).

11. Установка с псевдоожиженным слоем по п. 10, в котором центральная ось верхней отбойной перегородки соосна с центральной осью нижней отбойной перегородки и/или внутренний угол (α) двух боковых краев верхней отбойной перегородки находится в диапазоне 0-120° (предпочтительно 0-60°), внутренний угол (β) двух боковых краев нижней отбойной перегородки находится в диапазоне 0-120° (предпочтительно 45-90°) и/или отношение длины относительно короткого основания верхней отбойной перегородки к длине относительно короткого основания нижней отбойной перегородки больше 1 (предпочтительно 1,1-3) и/или вертикальное расстояние между относительно коротким основанием нижней отбойной перегородки и относительно коротким основанием верхней отбойной перегородки (единица измерения - мм) составляет от 0 до менее H1 (предпочтительно 0,01H1-0,5H1), где H1 - высота первой трапеции (единица измерения - мм) и/или высота H1 первой трапеции составляет 20-150 мм, высота H2 второй трапеции составляет 20-150 мм.

12. Установка с псевдоожиженным слоем по п. 10, в котором ограниченная или неограниченная изогнутая поверхность образована поворотом двух боковых краев верхней отбойной перегородки относительно ее центральной оси, ограниченная или неограниченная изогнутая поверхность образована поворотом двух боковых краев нижней отбойной перегородки относительно ее центральной оси и/или доля отверстий изогнутой поверхности верхней отбойной перегородки составляет 10-50%, доля отверстий изогнутой поверхности нижней отбойной перегородки составляет 3-30%

или

два боковых края верхней отбойной перегородки продолжаются в направлении ее длины для образования двух боковых поверхностей, два боковых края нижней отбойной перегородки продолжаются в направлении ее длины для образования двух боковых поверхностей и/или доля отверстий по меньшей мере одной (предпочтительно двух) из двух боковых поверхностей верхней отбойной перегородки составляет 10-50%, доля отверстий по меньшей мере одной (предпочтительно двух) из двух боковых поверхностей нижней отбойной перегородки составляет 3-30% и/или размер верхней отбойной перегородки в направлении ее длины составляет 30-250 мм, размер нижней отбойной перегородки в направлении ее длины составляет 30-250 мм.

13. Установка с псевдоожиженным слоем по п. 9, в котором, когда количество конструктивных элементов в виде двух трапеций больше единицы (например, 4-240, предпочтительно 10-120), все множество конструктивных элементов в виде двух трапеций может быть расположено в одной и той же горизонтальной плоскости, каждый может быть расположен в разных горизонтальных плоскостях или их любое сочетание и/или внутренний угол (γ) в направлении длины между любыми двумя конструктивными элементами в виде двух трапеций, расположенными в разных горизонтальных плоскостях и смежными друг с другом в вертикальном направлении, составляет 30-90° и/или вертикальное расстояние H3 между любыми двумя конструктивными элементами в виде двух трапеций, расположенными в разных горизонтальных плоскостях и смежными друг с другом в вертикальном направлении, составляет не менее 100 мм и/или горизонтальное расстояние H4 между любыми двумя смежными конструктивными элементами в виде двух трапеций, расположенными в одной и той же горизонтальной плоскости, составляет не менее 80 мм.

14. Конструктивный элемент в виде двух трапеций, содержащий верхнюю отбойную перегородку, нижнюю отбойную перегородку и соединительную деталь для относительной фиксации верхней отбойной перегородки и нижней отбойной перегородки, продольный разрез верхней отбойной перегородки по ее центральной оси представляет собой трапецию (называемую первой трапецией), верхнее основание (относительно длинное основание) и нижнее основание (относительно короткое основание) первой трапеции имеют открытую горловину, два боковых края (боковые стороны) совместно образуют внутренний угол друг с другом, продольный разрез нижней отбойной перегородки по ее центральной оси представляет собой трапецию (называемую второй трапецией), верхнее основание (относительного короткое основание) и нижнее основание (относительно длинное основание) второй трапеции имеют открытую горловину, два боковых края (боковые стороны) совместно образуют внутренний угол друг с другом, открытая горловина нижнего основания первой трапеции и открытая горловина верхнего основания второй трапеции вставлены друг в друга (предпочтительно открытая горловина верхнего основания второй трапеции вставлена в открытую горловину нижнего основания первой трапеции).

15. Конструктивный элемент в виде двух трапеций по п. 14, в котором центральная ось верхней отбойной перегородки соосна с центральной осью нижней отбойной перегородки и/или внутренний угол (α) двух боковых краев верхней отбойной перегородки находится в диапазоне 0-120° (предпочтительно 0-60°), внутренний угол (β) двух боковых краев нижней отбойной перегородки находится в диапазоне 0-120° (предпочтительно 45-90°) и/или отношение длины относительно короткого основания верхней отбойной перегородки к длине относительно короткого основания нижней отбойной перегородки больше 1 (предпочтительно 1,1-3) и/или вертикальное расстояние между относительно коротким основанием нижней отбойной перегородки и относительно коротким основанием верхней отбойной перегородки (единица измерения - мм) составляет от 0 до менее H1 (предпочтительно 0,01H1-0,5H1), где H1 - высота первой трапеции (единица измерения - мм) и/или высота H1 первой трапеции составляет 20-150 мм, высота H2 второй трапеции составляет 20-150 мм.

16. Конструктивный элемент в виде двух трапеций по п. 14, в котором ограниченная или неограниченная изогнутая поверхность образована поворотом двух боковых краев верхней отбойной перегородки относительно ее центральной оси, ограниченная или неограниченная изогнутая поверхность образована поворотом двух боковых краев нижней отбойной перегородки относительно ее центральной оси и/или доля отверстий изогнутой поверхности верхней отбойной перегородки составляет 10-50%, доля отверстий изогнутой поверхности нижней отбойной перегородки составляет 3-30%

или

два боковых края верхней отбойной перегородки протяженные в направлении ее длины для образования двух боковых поверхностей, два боковых края нижней отбойной перегородки протяжены в направлении ее длины для образования двух боковых поверхностей и/или доля отверстий по меньшей мере одной (предпочтительно двух) из двух боковых поверхностей верхней отбойной перегородки составляет 10-50%, доля отверстий по меньшей мере одной (предпочтительно двух) из двух боковых поверхностей нижней отбойной перегородки составляет 3-30% и/или размер верхней отбойной перегородки в направлении ее длины составляет 30-250 мм, размер нижней отбойной перегородки в направлении ее длины составляет 30-250 мм.

17. Установка с псевдоожиженным слоем (в частности, реактор с псевдоожиженным слоем), содержащая оболочку, газораспределитель и внутреннюю камеру, ограниченную внутренней стенкой упомянутой оболочки и верхней поверхностью упомянутого газораспределителя, причем в упомянутой внутренней камере расположен конструктивный элемент в виде двух трапеций по п. 14.

18. Способ проведения реакции гидрирования нитросоединения, включающий в себя этап, на котором приводят в контакт нитросоединение (в частности, нитробензол) в качестве реакционного сырья и газообразный водород с катализатором гидрирования для получения продукта реакции (например, аминосоединения, в частности, анилина) (называемый этапом проведения реакции гидрирования), причем этап проведения реакции гидрирования выполняют в реакторе с псевдоожиженным слоем по п. 1 или 17.

19. Способ проведения реакции гидрирования по п. 18, в котором условиями проведения реакции этапа проведения реакции гидрирования являются: приведенная скорость газа составляет 0,2-0,8 м/с, молярное отношение газообразного водорода к реакционному сырью (например, нитробензолу) составляет 6-21, температура реакции составляет 220-280°C, давление реакции составляет 0,05-1 МПа (манометрическое давление), катализатор гидрирования выбирают из по меньшей мере одного из катализатора с загрузкой на основе меди, катализатора с загрузкой на основе никеля и катализатора с загрузкой на основе благородного металла и/или объемная плотность катализатора гидрирования составляет 300-1200 кг/м³ и/или средний диаметр частиц катализатора гидрирования составляет 30-800 мкм (предпочтительно 40-500 мкм или 50-600 мкм) и частицы катализатора, имеющие диаметр частиц менее 80 мкм, составляют не менее 2 вес.% (предпочтительно 5-15 вес.%) всех частиц катализатора и/или нитросоединение выбирают из по меньшей мере одного из соединений, представленных следующей формулой (1)

R-NO₂ (1),

в структурной формуле (1) R представляет собой, при необходимости замещенный C2-20 неразветвленный, разветвленный или циклический гидрокарбил (предпочтительно, при необходимости замещенный C4-20 циклический гидрокарбил, в частности, при необходимости замещенный C6-20 арил, в частности, при необходимости замещенный фенил).