RU2709889C1 - Method for continuous ultrasonic preparation of low-temperature organic heat carrier based on phenylalkane and device for its implementation - Google Patents

Method for continuous ultrasonic preparation of low-temperature organic heat carrier based on phenylalkane and device for its implementation Download PDF

Info

Publication number
RU2709889C1
RU2709889C1 RU2019126614A RU2019126614A RU2709889C1 RU 2709889 C1 RU2709889 C1 RU 2709889C1 RU 2019126614 A RU2019126614 A RU 2019126614A RU 2019126614 A RU2019126614 A RU 2019126614A RU 2709889 C1 RU2709889 C1 RU 2709889C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
mixture
phenylalkane
mixers
heater
ultrasonic
Prior art date
Application number
RU2019126614A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алексей Викторович Гладилин
Андрей Григорьевич Семёнов
Original Assignee
Акционерное общество "Акустический институт имени академика Н.Н. Андреева"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Акустический институт имени академика Н.Н. Андреева" filed Critical Акционерное общество "Акустический институт имени академика Н.Н. Андреева"
Priority to RU2019126614A priority Critical patent/RU2709889C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2709889C1 publication Critical patent/RU2709889C1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/40—Mixing liquids with liquids; Emulsifying
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F31/00—Mixers with shaking, oscillating, or vibrating mechanisms
    • B01F31/80—Mixing by means of high-frequency vibrations above one kHz, e.g. ultrasonic vibrations
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C2/00—Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a smaller number of carbon atoms
    • C07C2/54—Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a smaller number of carbon atoms by addition of unsaturated hydrocarbons to saturated hydrocarbons or to hydrocarbons containing a six-membered aromatic ring with no unsaturation outside the aromatic ring
    • C07C2/64—Addition to a carbon atom of a six-membered aromatic ring
    • C07C2/66—Catalytic processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K5/00—Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: cryogenics.
SUBSTANCE: invention relates to cryogenic equipment, particularly refrigerating equipment, and can be used to produce low-temperature heat carriers based on phenylalkane. Method for continuous ultrasonic preparation of a low-temperature organic heat carrier based on phenylalkane, in which acyclic paraffin is mixed with a phenyl compound, the obtained mixture is heated, adding an alkylation catalyst, alkylating the mixture and liberating the phenylalkane by distillation, a mixture of acyclic paraffin and a phenyl compound before the heating operation is subjected to ultrasonic cavitation emulsification at an ultrasonic field frequency of 315–325 kHz, wherein further mixture is heated to temperature 130–170 °C, and volume rate of mixture supply in system for continuous process of heat carrier preparation is selected proceeding from the fact that total heating time of particles of alkylated mixture is not less than 60–90 minutes. Device for continuous ultrasonic preparation of low-temperature organic heat carrier based on phenylalkane comprises a container for acyclic paraffin, a tank for a phenyl compound, mixers, a heater, an alkylation reactor, a distillation apparatus, a capacity for collecting phenylalkane, wherein outputs of containers for acyclic paraffin and a phenyl compound are connected in parallel and connected to each of the mixers, and outputs of the mixers are connected to the input of the heater, and heater output is in-series connected to alkylation reactor, distiller, phenylalkane collection tank, wherein each mixer is made in the form of a parallelepiped and is equipped with an ultrasonic cavitation emulsifier consisting of 8 synchronously acting radiators installed at intersection of mixer ribs operating at ultrasonic field frequency within range of 315–325 kHz.
EFFECT: reduced time of heat carrier preparation and reduced power consumption.
2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области криогенной техники, в частности холодильной техники, и может быть использовано для получения теплоносителей, в том числе, низкотемпературных органических теплоносителей на основе фенилалкана.The invention relates to the field of cryogenic technology, in particular refrigeration technology, and can be used to obtain coolants, including low-temperature organic phenylalkane-based coolants.

Известен способ получения низкотемпературного органического теплоносителя на основе фенилалкана, заключающийся в гидрировании стирола газообразным водородом в присутствии катализатора с последующим выделением целевых продуктов, причем гидрированию подвергают стирол или его производные из ряда α-метилстирол или инден, а в качестве катализатора используют наночастицы никеля, получаемые восстановлением хлорида никеля алюмогидридом лития in situ, при этом процесс проводят при атмосферном давлении водорода в среде тетрагидрофурана при температуре 50-60°С в течение 5-6 ч. (Патент РФ МПК С07С 15/073, B99Z 99/00, С07С 15/085, С07С 13/465, С07С 5/03 №2479563 от 23.03.2012 г.).A known method for producing a low-temperature organic coolant based on phenylalkane, which consists in hydrogenating styrene with hydrogen gas in the presence of a catalyst, followed by isolation of the target products, whereby styrene or its derivatives from the α-methylstyrene or indene series are hydrogenated, and nickel nanoparticles obtained by reduction are used as a catalyst nickel chloride with lithium aluminum hydride in situ, while the process is carried out at atmospheric pressure of hydrogen in tetrahydrofuran medium at t at a temperature of 50-60 ° C for 5-6 hours (RF Patent IPC С07С 15/073, B99Z 99/00, С07С 15/085, С07С 13/465, С07С 5/03 No. 2479563 dated 03.23.2012) .

Недостатком данного способа является большая длительность процесса получения низкотемпературного органического теплоносителя на основе фенилалкана.The disadvantage of this method is the long duration of the process of obtaining low-temperature organic coolant based on phenylalkane.

Другим аналогом изобретения является способ получения низкотемпературного органического теплоносителя на основе фенилалкана, заключающийся в том, что ациклический парафин смешивают с фенильным соединением, полученную смесь нагревают, добавляют катализатор алкилирования, алкилируют смесь и выделяют фенилалкан путем дистилляции, при этом нагрев смеси осуществляют при температуре 200°С и выдерживают смесь при данной температуре около 120 минут Устройство для реализации данного способа содержит емкость для ациклического парафина, емкость для фенильного соединения, смеситель, нагреватель, реактор алкилирования, дистиллятор, емкость сбора фенилалкана, причем выходы емкостей для ациклического парафина и фенильного соединения соединены параллельно и подключены к смесителю, а выходы нагревателя, последовательно подключены к реактору алкилирования, дистиллятору, емкости сбора фенилалкана (Патент РФ №2296734 МПК С07С 2/66, С07С 7/13, С07С 5/333, С10М 105/06 от 25.03.2002 г.).Another analogue of the invention is a method for producing a low-temperature phenylalkane-based organic coolant, which consists in mixing acyclic paraffin with a phenyl compound, heating the resulting mixture, adding an alkylation catalyst, alkylating the mixture and isolating phenylalkane by distillation, while heating the mixture at 200 ° C and maintain the mixture at a given temperature for about 120 minutes. The device for implementing this method contains a container for acyclic paraffin, capacitance l for the phenyl compound, a mixer, a heater, an alkylation reactor, a distiller, a phenylalkane collection tank, the outputs of the tanks for acyclic paraffin and a phenyl compound are connected in parallel and connected to the mixer, and the heater outputs are connected in series to an alkylation reactor, a distiller, a phenylalkane collection tank ( RF patent No. 2296734 IPC С07С 2/66, С07С 7/13, С07С 5/333, С10М 105/06 dated March 25, 2002).

Недостатком данного технического решения является низкое качество проведения операции смешивания, что увеличивает продолжительность всего процесса приготовления теплоносителя, уменьшая производительность системы в части выхода продукции (теплоносителя) в единицу времени при непрерывном цикле производства. Кроме того, сам процесс смешивания в прототипе осуществляется механическими мешалками, которые принципиально не могут, даже при длительном смешивании способствовать получению гомогенной смеси. Заметим, что сам процесс алкилирования в прототипе проводится при температуре около 200°С за 120 минут.The disadvantage of this technical solution is the low quality of the mixing operation, which increases the duration of the entire process of preparation of the coolant, reducing the performance of the system in terms of output (coolant) per unit time with a continuous production cycle. In addition, the mixing process itself in the prototype is carried out by mechanical mixers, which in principle cannot, even with prolonged mixing, contribute to the production of a homogeneous mixture. Note that the process of alkylation in the prototype is carried out at a temperature of about 200 ° C in 120 minutes.

Еще одним аналогом предлагаемого технического решения является устройство для получения низкотемпературного органического теплоносителя на основе фенилалкана, содержащее емкость для ациклического парафина, емкость для фенильного соединения, смеситель, нагреватель, реактор алкилирования, дистиллятор, емкость для сбора фенилалкана, причем выходы емкостей для ациклического парафина и фенильного соединения соединены параллельно и подключены к смесителю, а выходы нагревателя, последовательно подключены к реактору алкилирования, дистиллятору, емкости для сбора фенилалкана (см. патент RU 2296734 С2, опубликовано 10.04.2007).Another analogue of the proposed technical solution is a device for producing a low-temperature organic coolant based on phenylalkane, containing a container for acyclic paraffin, a container for phenyl compound, a mixer, a heater, an alkylation reactor, a distiller, a container for collecting phenylalkane, and the outputs of containers for acyclic paraffin and phenyl the connections are connected in parallel and connected to the mixer, and the heater outputs are connected in series to the alkylation reactor, dist a llyator, phenylalkane collection containers (see patent RU 2296734 C2, published April 10, 2007).

Одним из недостатков прототипа является низкая эффективность непрерывного цикла операции алкилирования, связанная с тем, что выдержка раствора в нагретом состоянии происходит в нагревателе. Это увеличивает размеры емкости нагревателя и ведет к усложнению конструкции системы, а также замедлению непрерывного процесса производства теплоносителя. Кроме этого, введение в формулу способа операции кавитационного эмульгирования, а в формулу устройства кавитационного эмульгатора, предлагаемое в прототипе, является, по существу, лишь постановкой задачи. К тому же, известно, что кавитационные эмульгаторы являются широко известными устройствами, одной из основных характеристик которых является высокая эффективность эмульгирования и гомогенизации жидких сред (см., например, патент RU 83196 U1, опубликован 27.05.2009). С другой стороны, при правильном выборе режима и диапазона частот кавитационное эмульгирование позволяет получать высокодисперсные, практически однородные и химически чистые эмульсии. Механизм образования капель эмульсии под действием кавитации связан со следующими эффектами, сопровождающими кавитацию:One of the disadvantages of the prototype is the low efficiency of the continuous cycle of the alkylation operation, due to the fact that the exposure of the solution in the heated state occurs in the heater. This increases the size of the heater’s capacity and leads to a complication of the system design, as well as a slowdown in the continuous process of production of the coolant. In addition, the introduction into the formula of the method of the operation of cavitation emulsification, and in the formula of the device cavitation emulsifier, proposed in the prototype, is, in essence, only a statement of the problem. In addition, it is known that cavitation emulsifiers are widely known devices, one of the main characteristics of which is the high efficiency of emulsification and homogenization of liquid media (see, for example, patent RU 83196 U1, published May 27, 2009). On the other hand, with the right choice of the mode and frequency range, cavitation emulsification allows one to obtain highly dispersed, almost uniform, and chemically pure emulsions. The mechanism of formation of droplets of emulsion under the action of cavitation is associated with the following effects accompanying cavitation:

- увлечение и отрыв капелек жидкости кавитационным пузырьком, пульсирующим вблизи поверхности раздела двух фаз;- entrainment and separation of liquid droplets by a cavitation bubble pulsating near the interface between the two phases;

- распад на капли кумулятивных микроструй, образующихся при несимметричном сжатии кавитационных пузырьков.- decay into droplets of cumulative microjets formed during asymmetric compression of cavitation bubbles.

Обычно в технологических процессах, аналогичных способу - прототипу, в качестве кавитационного эмульгатора используются гидродинамические эмульгаторы. Гидродинамический кавитационный эмульгатор позволяет обрабатывать большие объемы смеси, чем ультразвуковой эмульгатор, однако, качество приготовления эмульсии в ультразвуковом эмульгаторе выше, то есть, с помощью ультразвукового эмульгатора можно приготовить более тонкую эмульсию. Недостатком гидродинамических эмульгаторов является достаточно низкая частота кавитационного поля, воздействующего на компоненты смеси, что может способствовать снижению гомогенности получаемой смеси. В принципе, для приготовления смеси, в узле кавитационного эмульгирования возможно последовательное комплексное использование гидродинамических, а затем и ультразвуковых эмульгаторов. Это может обеспечить дальнейшее сокращение времени нагрева смеси и, следовательно, повысить производительность установок для приготовления теплоносителей. Ультразвуковые эмульгаторы создают весьма высокочастотное кавитационное звуковое поле вплоть до значений частот в несколько мГц. Такое поле быстро затухает в объеме смесителя, который при непрерывном цикле получения теплоносителя должен иметь значительный объем, сравнимый с объемом нагревателя. Эти объемы должны быть также сравнимы с объемом реактора алкилирования, чтобы обеспечивать выдержку смеси в нагревателе в течение 60-90 минут, а также и в других элементах системы непрерывного цикла (смесителе и реакторе). Мы остановимся на использовании ультразвукового эмульгатора поскольку, именно тщательное перемешивание исходных ингредиентов в кавитационном эмульгаторе, перед операцией алкилирования, позволяет проводить эту реакцию за более короткое время и при меньших расходах энергии. Кроме того, как известно, для начала процесса образования эмульсии необходимо определенное (иногда значительное) пороговое значение интенсивности механических колебаний в каждой точке объема смесителя (см., например, С.А. Недужий «Исследование процесса образования эмульсий, вызываемого действием звуковых и ультразвуковых колебаний», Акустический Журнал 1961, 7, 3, сс. 275-294). Это заставляет не только обеспечить равномерное распределение поля в объеме смесителя, но и создать условия для генерации в объеме смесителя высокоинтенсивного звука с интенсивностью, превышающей пороговое значение. По результатам экспериментов с компонентами теплоносителя в модельных условиях (малая камера смесителя), пороговое значение интенсивности звукового поля в объеме смесителя составило от 0.7 до 3.6 вт/см2 на частоте 315-325 кГц. Для оценок примем максимальное пороговое значение 4 вт/см2. Равномерное (диффузное) распределение поля на такой высокой частоте выполняется практически для любой реальной формы и объема смесителя. Создание же поля требуемой интенсивности в объеме смесителя кубической формы объема V с коэффициентом поглощения стенок 0.5 (это реально для таких высоких частот) одним излучателем соответствует нагрузке на источник 30V2/3 кВт акустической мощности, если ненаправленный источник расположен в объеме смесителя, 15V2/3 кВт - если источник размещен на стенке, 7.5V2/3 кВт - если источник размещен на ребре прямоугольного объема и, наконец, 3.75V2/3 кВт - если источник размещен в углу объема на пересечении ребер (см., например, Morse P.M., Ingard K.U. Theoretical Acoustics, Mc.Grow - Hill, New York 1968) Выбирая форму смесителя в виде прямоугольного параллелепипеда (например, куба) и устанавливая источники во всех восьми углах объема мы снизим нагрузку на один источник до 0.5V2/3 кВт, что при площади сечения волновода порядка 10 см2 составит порядка 40V2/3 вт/см2 на поверхности каждого излучателя. Кроме этого, при таких размерах сечения волновода источник приобретает дополнительную направленность, что дополнительно снижает нагрузку на источник в несколько раз до 8V2/3 вт/см2. Допуская для пьезокерамических источников звука нагрузку не более 1 вт/см2, приходим к оценке допустимого объема смесителя V2/3 ≤ 0.125 м2 или V ≤ 0.023 м3 или, другими словами, допустимый объем смесителя не должен превышать 230 литров. Учитывая, что производительность системы определяется наименьшим объемом узла, в данном случае одного смесителя, в котором смесь, находящаяся внагревателе выдерживается от 60 до 90 минут, то производительность системы (выход теплоносителя) не превысит 2-3 литров в минуту. Этого может оказаться недостаточным для практических нужд. Дальнейшее повышение производительности системы может быть достигнуто, например, введением нескольких параллельных смесителей соединенных с нагревателем.Typically, in processes similar to the prototype method, hydrodynamic emulsifiers are used as cavitation emulsifiers. The hydrodynamic cavitation emulsifier allows you to handle larger volumes of the mixture than the ultrasonic emulsifier, however, the quality of the preparation of the emulsion in the ultrasonic emulsifier is higher, that is, using an ultrasonic emulsifier, you can prepare a thinner emulsion. The disadvantage of hydrodynamic emulsifiers is the rather low frequency of the cavitation field acting on the components of the mixture, which can help reduce the homogeneity of the resulting mixture. In principle, for the preparation of the mixture, in the cavitation emulsification unit, a sequential complex use of hydrodynamic and then ultrasonic emulsifiers is possible. This can provide a further reduction in the heating time of the mixture and, therefore, increase the productivity of plants for the preparation of coolants. Ultrasonic emulsifiers create a very high-frequency cavitation sound field up to frequencies of several MHz. Such a field decays rapidly in the volume of the mixer, which should have a significant volume comparable to the volume of the heater during a continuous cycle of obtaining the coolant. These volumes should also be comparable with the volume of the alkylation reactor in order to ensure the exposure of the mixture in the heater for 60-90 minutes, as well as in other elements of the continuous cycle system (mixer and reactor). We will focus on the use of an ultrasonic emulsifier since, precisely, thorough mixing of the starting ingredients in a cavitation emulsifier, before the alkylation operation, allows this reaction to be carried out in a shorter time and at lower energy consumption. In addition, as you know, in order to start the process of emulsion formation, a certain (sometimes significant) threshold value of the intensity of mechanical vibrations at each point in the volume of the mixer is necessary (see, for example, S. A. Neduzhiy “Investigation of the process of formation of emulsions caused by the action of sound and ultrasonic vibrations ", Acoustic Journal 1961, 7, 3, pp. 275-294). This forces not only to ensure uniform distribution of the field in the volume of the mixer, but also to create conditions for the generation of high-intensity sound in the volume of the mixer with an intensity exceeding the threshold value. According to the results of experiments with coolant components under model conditions (a small mixer chamber), the threshold value of the sound field intensity in the mixer volume was from 0.7 to 3.6 W / cm 2 at a frequency of 315-325 kHz. For estimates, we accept the maximum threshold value of 4 W / cm 2 . A uniform (diffuse) field distribution at such a high frequency is performed for almost any real shape and volume of the mixer. The creation of a field of the required intensity in the volume of the mixer of a cubic form of volume V with an absorption coefficient of walls of 0.5 (this is real for such high frequencies) by one emitter corresponds to a load on a source of 30V 2/3 kW of acoustic power if the non-directional source is located in the volume of the mixer, 15V 2 / 3 kW - if the source is placed on the wall, 7.5V 2/3 kW - if the source is placed on the edge of a rectangular volume and finally 3.75V 2/3 kW - if the source is placed in the corner of the volume at the intersection of the ribs (see, for example, Morse PM, Ingard KU Theoretical Acoustics, Mc.Grow - Hill, New York 1968) Choosing the shape of the mixer in the form of a rectangular parallelepiped (for example, a cube) and installing sources in all eight corners of the volume, we reduce the load on one source to 0.5V 2/3 kW, which with a waveguide cross-section of about 10 cm 2 will be about 40V 2 / 3 W / cm 2 on the surface of each emitter. In addition, with such dimensions of the waveguide cross-section, the source acquires an additional directivity, which further reduces the load on the source several times to 8V 2/3 W / cm 2 . Assuming a load of no more than 1 W / cm 2 for piezoceramic sound sources, we arrive at an estimate of the admissible mixer volume V 2/3 ≤ 0.125 m 2 or V ≤ 0.023 m 3 or, in other words, the permissible mixer volume should not exceed 230 liters. Given that the system performance is determined by the smallest unit volume, in this case one mixer, in which the mixture in the heater is aged from 60 to 90 minutes, the system performance (coolant output) will not exceed 2-3 liters per minute. This may not be sufficient for practical needs. A further increase in system performance can be achieved, for example, by introducing several parallel mixers connected to the heater.

Техническим результатом изобретения является уменьшение времени приготовления теплоносителя за счет повышения качества смешивания ациклического парафина и фенильного соединения и снижение энергетических затрат на ультразвуковое кавитационное эмульгирование смеси и на нагрев смеси при проведении реакции алкилирования.The technical result of the invention is to reduce the preparation time of the coolant by improving the quality of mixing acyclic paraffin and phenyl compounds and reducing energy costs for ultrasonic cavitation emulsification of the mixture and for heating the mixture during the alkylation reaction.

Технический результат достигается за счет того, что в способе непрерывного ультразвукового приготовления низкотемпературного органического теплоносителя на основе фенилалкана, ациклический парафин смешивают с фенильным соединением, полученную смесь нагревают, добавляют катализатор алкилирования, алкилируют смесь и выделяют фенилалкан путем дистилляции, смесь ациклического парафина и фенильного соединения перед операцией нагрева подвергают ультразвуковому кавитационному эмульгированию на частоте поля в пределах 315-325 кГц, при этом в дальнейшем смесь нагревают до температуры 130-170°С, а объемную скорость подачи смеси в системе для непрерывности процесса приготовления теплоносителя выбирают исходя из того, чтобы суммарное время нагрева частиц алкилируемой смеси проходящих через нагреватель, составляло не менее 60-90 минут.The technical result is achieved due to the fact that in the method of continuous ultrasonic preparation of a low-temperature organic coolant based on phenylalkane, the acyclic paraffin is mixed with the phenyl compound, the resulting mixture is heated, the alkylation catalyst is added, the mixture is alkylated and the phenylalkane is isolated by distillation, the mixture is acyclic paraffin and phenyl compound the operation of heating is subjected to ultrasonic cavitation emulsification at a field frequency in the range of 315-325 kHz, while in the future, the mixture is heated to a temperature of 130-170 ° C, and the volumetric flow rate of the mixture in the system for the continuity of the preparation of the coolant is chosen based on the fact that the total heating time of the particles of the alkylated mixture passing through the heater is at least 60-90 minutes.

Устройство для непрерывного ультразвукового приготовления низкотемпературного органического теплоносителя на основе фенилалкана, содержит емкость для ациклического парафина, емкость для фенильного соединения, один или несколько параллельно соединенных смесителей, нагреватель, реактор алкилирования, дистиллятор, емкость сбора фенилалкана, причем выходы емкостей для ациклического парафина и фенильного соединения соединены параллельно и подключены к каждому из смесителей, а выходы смесителей соединены со входом нагревателя, причем выход нагревателя, последовательно подключен к реактору алкилирования, дистиллятору, емкости сбора фенилалкана, при этом смесители устройства выполнены в форме параллелепипедов и снабжены кавитационными эмульгаторами, состоящими из восьми синхронно действующих излучателей, установленных на пересечении ребер смесителя, работающих на частоте ультразвукового поля в пределах 315-325 кГц, причем температура в нагревателе устройства поддерживается в пределах 130-170°С, а объемную скорость смеси, протекающей через систему, в том числе через нагреватель устройства, для обеспечения непрерывности работы устройства выбирают согласно формуле в пределахA device for continuous ultrasonic preparation of a low-temperature organic coolant based on phenylalkane, contains a container for acyclic paraffin, a container for phenyl compound, one or more parallel-connected mixers, a heater, an alkylation reactor, a distiller, a collection tank for phenylalkane, and the outputs of containers for acyclic paraffin and phenyl compound connected in parallel and connected to each of the mixers, and the outputs of the mixers are connected to the heater input, and the heater output is connected in series to an alkylation reactor, a distiller, a phenylalkane collection tank, while the mixers of the device are made in the form of parallelepipeds and are equipped with cavitation emulsifiers consisting of eight synchronously acting emitters installed at the intersection of the edges of the mixer operating at an ultrasonic field frequency within 315- 325 kHz, and the temperature in the heater of the device is maintained within 130-170 ° C, and the volumetric velocity of the mixture flowing through the system, including through device evacuator, to ensure the continuity of operation of the device is selected according to the formula within

VΣ/90<v<VΣ/60,V Σ / 90 <v <V Σ / 60,

где v - объемная скорость подачи смеси (м3/мин), a VΣ - суммарный объем смесителей в устройстве (м3).where v is the volumetric flow rate of the mixture (m 3 / min), and V Σ is the total volume of mixers in the device (m 3 ).

Сущность изобретения поясняется чертежом (Рис. 1).The invention is illustrated in the drawing (Fig. 1).

Устройство для непрерывного ультразвукового приготовления низкотемпературного органического теплоносителя на основе фенилалкана содержит емкость для ациклического парафина 1, емкость для фенильного соединения 2, смеситель (смесители) 3, нагреватель 4, реактор алкилирования 5, дистиллятор 6, емкость сбора фенилалкана 7, при этом выходы емкостей для ациклического парафина 1 и фенильного соединения 2 соединены параллельно и подключены к последовательно соединенным параллельно расположенным смесителям 3, а выходы смесителей 3 подключены к нагревателю 4, реактору алкилирования 5, дистиллятору 6, емкости для сбора фенилалкана 7, при этом каждый из смесителей 3 выполнен в форме параллелепипеда и снабжен кавитационным эмульгатором, состоящем из восьми синхронно действующих излучателей с волноводами 8, соединенных с генераторами 9 работающими на частоте в пределах 315-325 кГц, установленных на пересечении ребер смесителей 3.A device for continuous ultrasonic preparation of a low-temperature organic coolant based on phenylalkane contains a container for acyclic paraffin 1, a container for phenyl compound 2, a mixer (mixers) 3, a heater 4, an alkylation reactor 5, a distiller 6, a collection capacity for phenylalkane 7, while the outputs of the containers for acyclic paraffin 1 and phenyl compound 2 are connected in parallel and connected to series-connected mixers 3, and the outputs of the mixers 3 are connected to a heater 4, an alkylation reactor 5, a distiller 6, a phenylalkane collecting vessel 7, each of the mixers 3 is made in the form of a parallelepiped and equipped with a cavitation emulsifier consisting of eight synchronously operating emitters with waveguides 8 connected to generators 9 operating at a frequency within 315-325 kHz installed at the intersection of the ribs of the mixers 3.

Способ непрерывного ультразвукового приготовления низкотемпературного органического теплоносителя на основе фенилалкана реализуется с помощью устройства следующим образом.The method of continuous ultrasonic preparation of a low-temperature organic coolant based on phenylalkane is implemented using the device as follows.

Ациклический парафин и фенильное соединение из емкостей 1 и 2, соответственно, подают в смесители 3. В смесителях 3 смесь компонент перемешивают путем ультразвуковой кавитационной эмульгации на частоте ультразвукового поля в пределах 315-325 кГц, при этом в дальнейшем смесь нагревают до температуры 130-170°С в нагревателе 4, а объемную скорость подачи смеси в системе для непрерывности процесса приготовления теплоносителя выбирают исходя из того, чтобы суммарное время нагрева частиц алкилируемой смеси составляло не менее 60-90 минут, затем нагретую смесь направляют в реактор алкилирования 5 и, далее, в дистиллятор 6 и емкость для сбора теплоносителя 7. В реакторе алкилирования 5 происходит добавление к нагретой и гомогенизированной смеси катализатора алкилирования, в результате чего осуществляется реакция алкилирования и выделение готового продукта в дистилляторе 7. Готовый продукт поступает в емкость сбора фенилалкана 8.Acyclic paraffin and a phenyl compound from containers 1 and 2, respectively, are fed into mixers 3. In mixers 3, the mixture of the components is mixed by ultrasonic cavitation emulsification at an ultrasonic frequency in the range of 315-325 kHz, while the mixture is subsequently heated to a temperature of 130-170 ° C in the heater 4, and the volumetric flow rate of the mixture in the system for the continuity of the process of preparation of the coolant is chosen based on the fact that the total heating time of the particles of the alkylated mixture is at least 60-90 minutes, then heated the mixture is sent to the alkylation reactor 5 and, further, to the distiller 6 and the container for collecting the coolant 7. In the alkylation reactor 5, an alkylation catalyst is added to the heated and homogenized mixture, as a result of which the alkylation reaction is carried out and the finished product is isolated in the distiller 7. The finished product enters the collection capacity of phenylalkane 8.

Claims (4)

1. Способ непрерывного ультразвукового приготовления низкотемпературного органического теплоносителя на основе фенилалкана, заключающийся в том, что ациклический парафин смешивают с фенильным соединением, полученную смесь нагревают, добавляют катализатор алкилирования, алкилируют смесь и выделяют фенилалкан путем дистилляции, отличающийся тем, что смесь ациклического парафина и фенильного соединения перед операцией нагрева подвергают ультразвуковому кавитационному эмульгированию на частоте ультразвукового поля в пределах 315-325 кГц, при этом в дальнейшем смесь нагревают до температуры 130-170°С, а объемную скорость подачи смеси в системе для непрерывности процесса приготовления теплоносителя выбирают исходя из того, чтобы суммарное время нагрева частиц алкилируемой смеси составляло не менее 60-90 минут.1. The method of continuous ultrasonic preparation of a low-temperature organic coolant based on phenylalkane, which consists in the fact that acyclic paraffin is mixed with a phenyl compound, the mixture is heated, an alkylation catalyst is added, the mixture is alkylated and phenylalkane is isolated by distillation, characterized in that the mixture of acyclic paraffin and phenyl the compounds before the heating operation are subjected to ultrasonic cavitation emulsification at an ultrasonic field frequency in the range 315-325 k q, wherein subsequently the mixture was heated to a temperature of 130-170 ° C and a bulk mixture feed rate in the system for continuous cooking process coolant is selected based on the fact that the total heating time alkylatable particle mixture is at least 60-90 minutes. 2. Устройство для непрерывного ультразвукового приготовления низкотемпературного органического теплоносителя на основе фенилалкана по п. 1, содержащее емкость для ациклического парафина, емкость для фенильного соединения, смесители, нагреватель, реактор алкилирования, дистиллятор, емкость сбора фенилалкана, причем выходы емкостей для ациклического парафина и фенильного соединения соединены параллельно и подключены к каждому из смесителей, а выходы смесителей соединены с входом нагревателя, а выход нагревателя последовательно подключен к реактору алкилирования, дистиллятору, емкости сбора фенилалкана, отличающееся тем, что каждый из смесителей выполнен в виде параллелепипеда и снабжен кавитационным эмульгатором, состоящим из восьми синхронно действующих излучателей, установленных на пересечении ребер смесителя, работающих на частоте ультразвукового поля в пределах 315-325 кГц, причем температура в нагревателе устройства поддерживается в пределах 130-170°С, а объемную скорость смеси, протекающей через систему, в том числе через нагреватель устройства, для обеспечения непрерывности работы устройства выбирают согласно формуле в пределах2. A device for continuous ultrasonic preparation of a low-temperature organic coolant based on phenylalkane according to claim 1, comprising a container for acyclic paraffin, a container for phenyl compound, mixers, a heater, an alkylation reactor, a distiller, a collection tank for phenylalkane, and the outputs of containers for acyclic paraffin and phenyl the connections are connected in parallel and connected to each of the mixers, and the outputs of the mixers are connected to the heater input, and the heater output is connected in series it is connected to an alkylation reactor, a distiller, a phenylalkane collection tank, characterized in that each of the mixers is made in the form of a parallelepiped and is equipped with a cavitation emulsifier consisting of eight synchronously operating emitters installed at the intersection of the edges of the mixer operating at an ultrasonic field frequency in the range 315-325 kHz, and the temperature in the heater of the device is maintained within 130-170 ° C, and the volumetric velocity of the mixture flowing through the system, including through the heater of the device, to ensure The continuity of operation of the device is selected according to the formula within VΣ/90<v<VΣ/60,V Σ / 90 <v <V Σ / 60, где v - объемная скорость подачи смеси (м3/мин), а VΣ - суммарный объем смесителей (м3).where v is the volumetric feed rate of the mixture (m 3 / min), and V Σ is the total volume of mixers (m 3 ).
RU2019126614A 2019-08-23 2019-08-23 Method for continuous ultrasonic preparation of low-temperature organic heat carrier based on phenylalkane and device for its implementation RU2709889C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019126614A RU2709889C1 (en) 2019-08-23 2019-08-23 Method for continuous ultrasonic preparation of low-temperature organic heat carrier based on phenylalkane and device for its implementation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019126614A RU2709889C1 (en) 2019-08-23 2019-08-23 Method for continuous ultrasonic preparation of low-temperature organic heat carrier based on phenylalkane and device for its implementation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2709889C1 true RU2709889C1 (en) 2019-12-23

Family

ID=69022860

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019126614A RU2709889C1 (en) 2019-08-23 2019-08-23 Method for continuous ultrasonic preparation of low-temperature organic heat carrier based on phenylalkane and device for its implementation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2709889C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050010072A1 (en) * 2001-11-15 2005-01-13 Jean-Francois Joly Method for producing phenylalkanes using a combination of two catalysts
RU2296734C2 (en) * 2002-03-25 2007-04-10 Юоп Ллк Method of production of phenylalkenes with usage of the adsorptive separation and the composition produced on their basis
RU2014119880A (en) * 2014-05-19 2015-11-27 Открытое акционерное общество "Акустический институт имени академика Н.Н. Андреева" METHOD FOR PRODUCING A LOW TEMPERATURE ORGANIC HEAT CARRIER BASED ON PHENYLALKANE AND A DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION
RU2666565C1 (en) * 2017-04-20 2018-09-11 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Красноярский государственный аграрный университет" Ultrasound dispersant

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050010072A1 (en) * 2001-11-15 2005-01-13 Jean-Francois Joly Method for producing phenylalkanes using a combination of two catalysts
RU2296734C2 (en) * 2002-03-25 2007-04-10 Юоп Ллк Method of production of phenylalkenes with usage of the adsorptive separation and the composition produced on their basis
RU2014119880A (en) * 2014-05-19 2015-11-27 Открытое акционерное общество "Акустический институт имени академика Н.Н. Андреева" METHOD FOR PRODUCING A LOW TEMPERATURE ORGANIC HEAT CARRIER BASED ON PHENYLALKANE AND A DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION
RU2666565C1 (en) * 2017-04-20 2018-09-11 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Красноярский государственный аграрный университет" Ultrasound dispersant

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Delouei et al. Experimental study on inlet turbulent flow under ultrasonic vibration: Pressure drop and heat transfer enhancement
CN105518131B (en) Acoustics biological reactor process
Mason Industrial sonochemistry: potential and practicality
US20110019496A1 (en) Emulsification equipment
CN105293623B (en) A kind of solid-liquid-gas three phase water processing reactor
Parvizian et al. Macro-and micromixing studies on a high frequency continuous tubular sonoreactor
CN103118776B (en) Method for ultrasonic cavitation treatment of liquid media
CN101155900A (en) Upgrading of petroleum by combined ultrasound and microwave treatments
RU2709889C1 (en) Method for continuous ultrasonic preparation of low-temperature organic heat carrier based on phenylalkane and device for its implementation
CN103140282A (en) Method for the simultaneous ultrasonic cavitation treatment of liquid media of different compositions
US20100163402A1 (en) System for alternative fuel with high efficiency of loop reactor and method thereof
CN111589394A (en) Ultrasonic homogeneous single-tube reactor
JP2014198327A (en) Method and apparatus for producing fine bubble
Hong et al. Effect of ultrasonic waves on dissociation kinetics of tetrafluoroethane (CH2FCF3) hydrate
Dionne et al. Large volume flow rate acoustophoretic phase separator for oil water emulsion splitting.
Lipkens et al. Separation of micron-sized particles in macro-scale cavities by ultrasonic standing waves
CN208612421U (en) Ultrasonic wave is stirred to react equipment
CN103111223A (en) Ultrasonic wave industrial mixing homogenizing equipment and method
RU2568273C1 (en) Method of electromagnetic modification of liquid energy carriers and device for its implementation
Asakura et al. Study on the efficiency of a transducer for sonochemistry by calorimetry
RU2712456C1 (en) Method for continuous ultrasonic preparation of low-temperature organic heat carrier based on phenylalkane and device for its implementation
CN203264348U (en) Demulsification reaction tank
RU2539978C1 (en) Preparation method of multicomponent ultrafine suspension and emulsion biofuels and plant for its implementation
CN209210398U (en) Stripping system for graphene production
RU225611U1 (en) DEVICE FOR ULTRASONIC INTENSIFICATION OF PROCESSES IN LIQUID ENVIRONMENTS