RU2712456C1 - 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
RU2712456C1
RU2712456C1 RU2019126612A RU2019126612A RU2712456C1 RU 2712456 C1 RU2712456 C1 RU 2712456C1 RU 2019126612 A RU2019126612 A RU 2019126612A RU 2019126612 A RU2019126612 A RU 2019126612A RU 2712456 C1 RU2712456 C1 RU 2712456C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
mixture
phenylalkane
reactor
alkylation
ultrasonic
Prior art date
Application number
RU2019126612A
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 RU2019126612A priority Critical patent/RU2712456C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2712456C1 publication Critical patent/RU2712456C1/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: technological processes.
SUBSTANCE: invention relates to a method for continuous ultrasonic preparation of low-temperature organic heat carrier based on phenylalkane, comprising acyclic paraffin being mixed with a phenyl compound, heating the obtained mixture, adding an alkylation catalyst, alkylating the mixture, holding the mixture under the action of an ultrasonic field, and by distillation, extracting heat carrier from the mixture, characterized by heating the mixture to temperature of 150–180 °C, frequency of the ultrasonic field is selected in range of 21.3–25.7 kHz, and the volumetric rate of supply of the heated mixture in the system flowing through the alkylation reactor is selected according to the formula within the range V/70<v<V/50, where v is the volumetric feed rate of the mixture (m3/min), and V is reactor volume (m3).
EFFECT: disclosed is a method for continuous ultrasonic preparation of low-temperature organic heat carrier.
1 cl, 1 dwg, 1 ex

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 coolants based on phenylalkane.

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 of 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 this temperature for about 120 minutes. A device for implementing this method comprises a container for acyclic paraffin, a container for phenyl compound, a mixer, a heater, an alkylation reactor, a distiller, a phenylalkane collection tank, the outputs of the containers for acyclic paraffin and phenyl compounds being connected in parallel and connected to the mixer, and the heater outputs in series connected to an alkylation reactor, a distiller, phenylalkane collection tanks (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 низкая скорость операции алкилирования, что приводит к значительным энергетическим затратам на производство теплоносителя и увеличивает продолжительность процесса приготовления теплоносителя, уменьшая производительность системы в части выхода продукции (теплоносителя) в единицу времени при непрерывном цикле производства. 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 speed of the alkylation operation, which leads to significant energy costs for the production of coolant and increases the duration of the process of preparation of the coolant, reducing the system performance in terms of output (coolant) per unit time with a continuous production cycle. Note that the process of alkylation in the prototype is carried out at a temperature of about 200 ° C in 120 minutes.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению (прототипом) является отозванная заявка ОАО «Акустический институт имени академика Н.Н. Андреева» №2014119880/05 (031638) «Способ получения низкотемпературного органического теплоносителя на основе фенилалкана и устройство для его осуществления» от 19.05.2014 г., представляющая собой способ получения низкотемпературного органического теплоносителя на основе фенилалкана, заключающийся в том, что ациклический парафин смешивают с фенильным соединением, полученную смесь нагревают, выдерживают при температуре нагрева, добавляют катализатор алкилирования, алкилируют смесь и выделяют фенилалкан путем дистилляции, отличающийся тем, что на смесь ациклического парафина и фенильного соединения в процессе реакции алкилирования воздействуют ультразвуковыми колебаниями.The closest in technical essence and the achieved result to the invention (prototype) is a withdrawn application of the Acoustic Institute named after academician N.N. Andreeva "No. 2014119880/05 (031638)" A method for producing a low-temperature organic coolant based on phenylalkane and a device for its implementation "dated 05/19/2014, which is a method for producing a low-temperature organic coolant based on phenylalkane, which consists in the fact that acyclic paraffin is mixed with a phenyl compound, the resulting mixture is heated, kept at a heating temperature, an alkylation catalyst is added, the mixture is alkylated and phenylalkane is isolated by distillation, characterized in that mixture of acyclic paraffin and phenyl compound in the reaction of alkylation action of ultrasonic oscillations.

А также 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 последовательно к смесителю, нагревателю, реактору алкилирования, дистиллятору, емкости сбора фенилалкана, отличающееся тем, что оно снабжено ультразвуковым излучателем с волноводом, установленным внутри реактора алкилирования и генератором ультразвуковых колебаний, соединенным с ультразвуковым излучателем.As well as a device for producing a low-temperature organic coolant based on phenylalkane, containing a tank for acyclic paraffin, a tank for phenyl compound, a mixer, a heater, an alkylation reactor, a distiller, a tank for collecting phenylalkane, and the outputs of the tanks for acyclic paraffin and phenyl compound are connected in parallel and connected sequentially to the mixer, heater, alkylation reactor, distiller, phenylalkane collection tank, characterized in that it is equipped with ultrasound ukovym emitter to a waveguide mounted inside the alkylation reactor and the ultrasonic vibration generator connected with the ultrasonic transducer.

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 неоправданному усложнению конструкции системы и замедлению непрерывного процесса производства теплоносителя. Кроме этого, введение в реактор алкилирования волновода, соединенного с генератором ультразвукового поля, предлагаемое в прототипе, является, по существу, лишь постановкой задачи. К тому же, известно, что проведение операции алкилирования в присутствии катализатора, работающего с применением акустического воздействия, обеспечивает некоторое ускорение химической реакции между исходными соединениями и снижение энергии на нагрев (см. Рябишина Л.А. Совершенствование конструкции гидродинамического аппарата для процесса алкилирования. - автореферат диссертации к.т.н., Уфа, 2005 г. 119 с. - D2). Однако, как показывают эксперименты, размеры реагирующих частиц смеси и катализатора, а также структура (толщина) пограничного слоя на поверхности реагирующих частиц, а также требование однородности ультразвукового поля в объеме реактора приводят к уточнению и оптимизации диапазона частот ультразвукового поля, требуемого для снижения энергетических затрат на производство теплоносителя (в работе Л.А. Рябишиной такая оптимизация не рассматривалась).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 an unjustified complication of the system design and a slowdown in the continuous process of production of the coolant. In addition, the introduction into the alkylation reactor of a waveguide connected to an ultrasonic field generator, proposed in the prototype, is, in essence, only a statement of the problem. In addition, it is known that carrying out an alkylation operation in the presence of a catalyst operating using acoustic exposure provides some acceleration of the chemical reaction between the starting compounds and a decrease in heating energy (see L. Ryabishina, Improving the design of a hydrodynamic apparatus for the alkylation process .-- abstract of the thesis Ph.D., Ufa, 2005. 119 pp. - D2). However, experiments show that the sizes of the reacting particles of the mixture and the catalyst, as well as the structure (thickness) of the boundary layer on the surface of the reacting particles, as well as the requirement of uniformity of the ultrasonic field in the reactor volume, lead to the refinement and optimization of the frequency range of the ultrasonic field required to reduce energy costs for the production of coolant (in the work of L.A. Ryabishina, such optimization was not considered).

Техническим результатом изобретения является уменьшение времени приготовления теплоносителя при непрерывном цикле производства за счет ускорения проведения химической реакции между ациклическим парафином и фенильным соединением в присутствии катализатора, выражающееся в увеличении производительности цикла и снижении расхода энергии на нагрев при проведении реакции алкилирования.The technical result of the invention is to reduce the preparation time of the coolant with a continuous production cycle by accelerating the chemical reaction between the acyclic paraffin and the phenyl compound in the presence of a catalyst, which is manifested in an increase in the productivity of the cycle and a decrease in the energy consumption for heating during the alkylation reaction.

Технический результат достигается за счет того, что в известном способе получения низкотемпературного органического теплоносителя на основе фенилалкана (прототипе) ациклический парафин смешивают с фенильным соединением, полученную смесь нагревают, выдерживают при температуре нагрева, добавляют катализатор алкилирования, алкилируют смесь и выделяют фенилалкан путем дистилляции, причем нагрев смеси производят до температуры 150-180°С, а частоту ультразвукового поля выбирают в диапазоне 21.3-25.7 кГц (длина волны в объеме смеси несколько сантиметров), при этом выдержка нагретой смеси, в отличие от прототипа, производится непосредственно в реакторе системы одновременно с воздействием ультразвукового поля, а объемную скорость подачи смеси в системе при непрерывном цикле производства выбирают исходя из того, чтобы суммарное время воздействия ультразвукового поля на частицы алкилируемой смеси составляло в целом не менее 50-70 минут.The technical result is achieved due to the fact that in the known method for producing a low-temperature organic coolant based on phenylalkane (prototype), acyclic paraffin is mixed with a phenyl compound, the resulting mixture is heated, maintained at a heating temperature, an alkylation catalyst is added, the mixture is alkylated and phenylalkane is isolated by distillation, moreover the mixture is heated to a temperature of 150-180 ° C, and the frequency of the ultrasonic field is selected in the range 21.3-25.7 kHz (the wavelength in the volume of the mixture is several meters), while the exposure of the heated mixture, in contrast to the prototype, is carried out directly in the reactor of the system simultaneously with exposure to an ultrasonic field, and the volumetric feed rate of the mixture in the system during a continuous production cycle is selected based on the total exposure time of the ultrasonic field to particles of alkylated the mixture was a total of at least 50-70 minutes.

При этом в известном устройстве для получения низкотемпературного органического теплоносителя на основе фенилалкана, содержащем 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 последовательно к смесителю, нагревателю, реактору алкилирования, дистиллятору, емкости сбора фенилалкана, температура в нагревателе поддерживается в пределах 150-180°С, а генератор ультразвуковых колебаний, соединенный с ультразвуковым излучателем, настроен на диапазон частот 21.3-25.7 кГц. При этом объемную скорость смеси, протекающей через реактор алкилирования, выбирают согласно формуле в пределахMoreover, in the known 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 collection vessel for phenylalkane, the outputs of the containers for acyclic paraffin and phenyl compound are connected in parallel and connected in series to the mixer, heater, alkylation reactor, distiller, phenylalkane collection tanks, the temperature in the heater is supported ivaetsya in the range 150-180 ° C, and the ultrasonic vibration generator connected with the ultrasonic transducer, it is tuned to the frequency range of 21.3-25.7 kHz. In this case, the space velocity of the mixture flowing through the alkylation reactor is selected according to the formula within

V/70<v<V/50V / 70 <v <V / 50

где v объемная скорость подачи смеси (м3/мин), а V объем реактора (м3). Движение смеси и регулирование объемной скорости смеси в системе может обеспечиваться путем подбора диаметра тракта при подаче смеси из емкостей компонент «самотеком» в поле силы тяжести или путем использования специального побудителя расхода смеси (например, насоса). Сущность изобретения поясняется чертежом.where v is the volumetric feed rate of the mixture (m 3 / min), and V is the volume of the reactor (m 3 ). The movement of the mixture and the regulation of the volumetric velocity of the mixture in the system can be achieved by selecting the diameter of the path when feeding the mixture from the containers by gravity into the gravity field or by using a special mixture flow inducer (for example, a pump). The invention is illustrated in the drawing.

Устройство для непрерывного ультразвукового приготовления низкотемпературного органического теплоносителя на основе фенилалкана содержит емкость для ациклического парафина 1, емкость для фенильного соединения 2, смеситель 3, нагреватель 4, реактор алкилирования 5, волновод с ультразвуковым излучателем 6, ультразвуковой генератор 7, дистиллятор 8, емкость сбора фенилалкана 9. При этом выходы емкостей для ациклического парафина 1 и фенильного соединения 2 соединены параллельно и подключены последовательно смесителю 3, нагревателю 4, реактору алкилирования 5, внутри которого помещен волновод с ультразвуковым излучателем 6, электрически соединенный с генератором ультразвуковых колебаний 7, дистиллятору 8, и емкости сбора фенилалкана 9. Нагрев смеси в нагревателе 4 устройства производят до температуры 150-180°С, частоту ультразвукового поля излучателя 6 с генератором 7 выбирают в диапазоне 21.3-25.7 кГц (длина волны в объеме смеси несколько сантиметров), а объемную скорость подачи смеси в системе выбирают исходя из того, чтобы суммарное время воздействия ультразвукового поля на частицы алкилируемой смеси составляет не менее 50-70 минут. Для этого скорость подачи смеси выбирают с учетом соотношения согласно формуле в пределахA 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 3, a heater 4, an alkylation reactor 5, a waveguide with an ultrasonic emitter 6, an ultrasonic generator 7, a distiller 8, a phenylalkane collection tank 9. In this case, the outputs of the containers for acyclic paraffin 1 and phenyl compound 2 are connected in parallel and connected in series to the mixer 3, heater 4, and the reactor alkylation 5, inside which is placed a waveguide with an ultrasonic emitter 6, electrically connected to an ultrasonic oscillation generator 7, a distiller 8, and a phenylalkane collection tank 9. The mixture is heated in the heater 4 of the device to a temperature of 150-180 ° C, the frequency of the ultrasonic field of the emitter 6 with a generator 7, choose in the range 21.3-25.7 kHz (the wavelength in the mixture volume is several centimeters), and the volumetric feed rate of the mixture in the system is selected based on the total time of exposure of the ultrasonic field to the particles alkylated mixture is at least 50-70 minutes. For this, the feed rate of the mixture is selected taking into account the ratio according to the formula within

V/70<v<V/50V / 70 <v <V / 50

где v объемная скорость подачи смеси (м3/мин), а V объем реактора (м3).where v is the volumetric feed rate of the mixture (m 3 / min), and V is the volume of the reactor (m 3 ).

Способ непрерывного ультразвукового приготовленияContinuous ultrasonic preparation method

низкотемпературного органического теплоносителя реализуется с помощью предлагаемого устройства следующим образом.low-temperature organic coolant is implemented using the proposed device as follows.

Ациклический парафин и фенильное соединение заливают в емкости 1 и 2, соответственно, из которых указанные ингредиенты поступают в смеситель 3. В смесителе 3 компоненты смеси перемешивают и направляют в нагреватель 4, при этом смесь нагревают до температуры 150-180°С, а затем нагретая смесь поступает в реактор алкилирования 5.Acyclic paraffin and a phenyl compound are poured into containers 1 and 2, respectively, of which these ingredients enter mixer 3. In mixer 3, the components of the mixture are mixed and sent to heater 4, while the mixture is heated to a temperature of 150-180 ° C, and then heated the mixture enters the alkylation reactor 5.

К поступающей в реактор алкилирования 5 нагретой смеси, добавляется катализатор алкилирования, а объемная скорость подачи смеси в реактор обеспечивает («самотеком» или под действием дополнительного побудителя расхода) выдержку смеси в реакторе в течение 50-70 минут под действием ультразвукового поля, в результате чего в объеме реактора полностью завершается реакция алкилирования и происходит выделение готового продукта в дистилляторе 7. Готовый продукт поступает в емкость сбора фенилалкана 9.An alkylation catalyst is added to the heated mixture entering the alkylation reactor 5, and the volumetric feed rate of the mixture into the reactor ensures that the mixture is kept in the reactor for 50-70 minutes under the action of an ultrasonic field (by gravity or under the influence of an additional flow inducer), as a result of which in the reactor volume, the alkylation reaction is completed and the finished product is released in the distiller 7. The finished product enters the phenylalkane collection tank 9.

Ультразвуковые колебания в оптимизированном диапазоне частот вводятся в реактор алкилирования 5, где в выбранном диапазоне частот создается диффузное звуковое поле (распределенное равномерно по внутреннему объему реактора) для обеспечения непрерывности процесса приготовления теплоносителя. Частота достижения диффузного поля в объеме реактора зависит от скорости распространения звука в алкилированной смеси и значения поглощения звука внутренними стенками реактора. В экспериментах нами использовался реактор объема порядка (1-2) м3, что вполне реально для промышленных установок подобного рода. Так что при скорости звука в смеси порядка 1200 м/с и коэффициенте поглощения стенок реактора порядка 0.01, граничная частота достижения диффузности звукового поля в объеме составляла порядка 20 кГц. Эксперименты подтвердили правильность выбора диапазона частот звукового поля в объеме реактора. Колебания подводятся непосредственно к движущемуся объему смеси в реактор алкилирования 5 волноводом, установленным в объеме реактора с ультразвуковым излучателем 6, возбуждаемым от ультразвукового генератора 7. Эксперименты показывают, что под действием ультразвуковых колебаний выбранного диапазона в объеме реактора происходит активная гомогенизация смеси, а также турбулизация и снижение толщины пограничного слоя смеси вблизи частиц катализатора, ускоряющие алкилирование.Ultrasonic vibrations in the optimized frequency range are introduced into the alkylation reactor 5, where in the selected frequency range a diffuse sound field is created (distributed evenly over the internal volume of the reactor) to ensure the continuity of the process of preparation of the coolant. The frequency of reaching the diffuse field in the reactor volume depends on the speed of sound propagation in the alkylated mixture and the value of sound absorption by the inner walls of the reactor. In our experiments, we used a reactor of the order of (1-2) m 3 , which is quite realistic for industrial plants of this kind. So, at a speed of sound in the mixture of the order of 1200 m / s and an absorption coefficient of the walls of the reactor of the order of 0.01, the boundary frequency of achieving diffusion of the sound field in the volume was of the order of 20 kHz. The experiments confirmed the correct choice of the frequency range of the sound field in the reactor volume. Oscillations are fed directly to the moving volume of the mixture into the alkylation reactor 5 by a waveguide mounted in the reactor volume with an ultrasonic emitter 6 excited from the ultrasonic generator 7. Experiments show that, under the action of ultrasonic vibrations of a selected range, the mixture is actively homogenized, as well as turbulence and a decrease in the thickness of the boundary layer of the mixture near the catalyst particles, accelerating alkylation.

При этом в диффузном звуковом поле смешиваемые химические вещества во всем объеме реактора более интенсивно вступают во взаимодействие между собой в присутствие катализатора, что уменьшает время завершения химических реакций и позволяет проводить процесс алкилирования при более низких температурах, чем в отсутствие ультразвуковых колебаний.Moreover, in a diffuse sound field, miscible chemicals in the entire reactor volume interact more intensely with each other in the presence of a catalyst, which reduces the completion time of chemical reactions and allows the alkylation process to be carried out at lower temperatures than in the absence of ultrasonic vibrations.

В качестве ультразвукового излучателя могут быть использованы стержневые магнитострикционные или пьезоэлектрические излучатели с согласованным по импедансу волноводом. Интенсивное воздействие ультразвуковых колебаний, распределенное равномерно по объему реактора, на исходные ингредиенты при проведении операции алкилирования позволяет обеспечить непрерывность процесса приготовления теплоносителя за счет сокращения времени проведения химической реакции между ациклическим парафином и фенильным соединением в присутствии катализатора, более высокую гомогенизацию смеси и снижение энергии на нагрев смеси перед проведением реакции алкилирования.As an ultrasonic emitter, rod magnetostrictive or piezoelectric radiators with a waveguide matched by impedance can be used. The intense influence of ultrasonic vibrations, distributed uniformly throughout the reactor volume, on the starting ingredients during the alkylation operation ensures the continuity of the preparation of the coolant by reducing the time of the chemical reaction between the acyclic paraffin and the phenyl compound in the presence of a catalyst, higher homogenization of the mixture, and lower heating energy mixtures before carrying out the alkylation reaction.

Claims (3)

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, выдерживая смесь под воздействием ультразвукового поля, и путем дистилляции выделяют из смеси теплоноситель, отличающийся тем, что нагрев смеси производят до температуры 150-180°С, частоту ультразвукового поля выбирают в диапазоне 21.3-25.7 кГц, а объемную скорость подачи нагретой смеси в системе, протекающей через реактор алкилирования, выбирают согласно формуле в пределахA method of continuous ultrasonic preparation of a phenylalkane-based low-temperature organic coolant, which consists in mixing acyclic paraffin with a phenyl compound, adding the alkylation catalyst, alkylating the mixture while maintaining the mixture under the influence of an ultrasonic field, and emitting from the mixture a coolant that differs the fact that the mixture is heated to a temperature of 150-180 ° C, the frequency of the ultrasonic field is selected in the range of 21.3-25.7 kHz, and the volume orost supplying the heated mixture in the system flows through the alkylation reactor, is selected according to the formula in the range V/70 < v < V/50,V / 70 <v <V / 50, где v - объемная скорость подачи смеси (м3/мин), а V - объем реактора (м3).where v is the volumetric flow rate of the mixture (m 3 / min), and V is the volume of the reactor (m 3 ).
RU2019126612A 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 RU2712456C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019126612A RU2712456C1 (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
RU2019126612A RU2712456C1 (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
RU2712456C1 true RU2712456C1 (en) 2020-01-29

Family

ID=69624810

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019126612A RU2712456C1 (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) RU2712456C1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003082783A1 (en) * 2002-03-25 2003-10-09 Uop Llc Process for producing selected phenyl-alkanes with adsorptive separation step
RU2479563C1 (en) * 2012-03-20 2013-04-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) Method of producing alkylbenzenes
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

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003082783A1 (en) * 2002-03-25 2003-10-09 Uop Llc Process for producing selected phenyl-alkanes with adsorptive separation step
RU2479563C1 (en) * 2012-03-20 2013-04-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) Method of producing alkylbenzenes
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

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Рябишина Л. А. "Совершенствование конструкции гидродинамического аппарата для процесса алкилирования", автореферат диссертации, 2005, С. 119. *
Энциклопедия Физики и Техники, найдено в интернете http://femto.com.ua/articles/part_2/4203.html, Wayback Internet Archive Machine, 10.06.2011. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Berlan et al. Sonochemistry: from research laboratories to industrial plants
KR101838330B1 (en) Chemical reaction apparatus, and chemical reaction method
CN113441100A (en) Device and method for enhancing chemical reaction through acoustic resonance
JP4874411B2 (en) Chemical reaction apparatus and chemical reaction method
CN101247886A (en) Method and apparatus for fluid-liquid reactions
JP2015071616A (en) Chemical processes and reactors for efficiently producing hydrogen fuels and structural materials, and associated systems and methods
JP2011235263A (en) Chemical reaction apparatus and chemical reaction method
RU2712456C1 (en) Method for continuous ultrasonic preparation of low-temperature organic heat carrier based on phenylalkane and device for its implementation
Ali et al. Dehydrogenation of perhydro-dibenzyltoluene for hydrogen production in a microchannel reactor
CN208320769U (en) A kind of novel micro passage reaction of anti-clogging
CN110404492B (en) Quick continuous preparation facilities of gas hydrate
Arvela et al. Rapid cyanation of aryl iodides in water using microwave promotion
CN111589394A (en) Ultrasonic homogeneous single-tube reactor
JP2024023988A (en) Method and apparatus for producing sodium borohydride
CN102796030A (en) Method and device for preparing 3-methylmercapto-propionaldehyde through liquid-liquid reaction of methyl mercaptan and acraldehyde
CN104592080A (en) Method for preparing tert-butyl peroxyneodecanoate (BNP) through continuous flow
CN104692991A (en) Preparation method of deuteroethylene
CN110683956B (en) System and method for continuously synthesizing mononitrotoluene in ultrasonic microreactor
RU2232710C1 (en) Hydrogen generator
CN210815174U (en) Quick continuous preparation facilities of liquid hydrate
US5212308A (en) Nonane
RU2709889C1 (en) Method for continuous ultrasonic preparation of low-temperature organic heat carrier based on phenylalkane and device for its implementation
CN210994350U (en) Reaction device for preparing methyl ethyl ketone by dehydrogenating sec-butyl alcohol
US5246671A (en) Reactor
RU166697U1 (en) DEVICE FOR PRODUCTION OF HIGH-OCTANE COMPONENTS OF MOTOR FUELS IN THE PRESENCE OF HYDROGEN HYDROGEN, POSSIBLE OPERATION WITH A HIGH REAGENT FLOW RATE