SE447378B - PROCEDURE FOR SULPHONATION OR SULFATING AND DEVICE FOR IMPLEMENTATION OF THE PROCEDURE - Google Patents
PROCEDURE FOR SULPHONATION OR SULFATING AND DEVICE FOR IMPLEMENTATION OF THE PROCEDUREInfo
- Publication number
- SE447378B SE447378B SE8001164A SE8001164A SE447378B SE 447378 B SE447378 B SE 447378B SE 8001164 A SE8001164 A SE 8001164A SE 8001164 A SE8001164 A SE 8001164A SE 447378 B SE447378 B SE 447378B
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- liquid
- tubes
- reagent
- tube
- gaseous
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 11
- 230000001180 sulfating effect Effects 0.000 title 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims description 81
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 68
- AKEJUJNQAAGONA-UHFFFAOYSA-N sulfur trioxide Chemical compound O=S(=O)=O AKEJUJNQAAGONA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims description 12
- 238000006277 sulfonation reaction Methods 0.000 claims description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 19
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 18
- 239000000463 material Substances 0.000 description 12
- 239000000047 product Substances 0.000 description 10
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 8
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 8
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 6
- PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L Sodium Sulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 4
- 229910052938 sodium sulfate Inorganic materials 0.000 description 4
- 235000011152 sodium sulphate Nutrition 0.000 description 4
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 3
- 230000007306 turnover Effects 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000007832 Na2SO4 Substances 0.000 description 2
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- LQZZUXJYWNFBMV-UHFFFAOYSA-N dodecan-1-ol Chemical compound CCCCCCCCCCCCO LQZZUXJYWNFBMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012263 liquid product Substances 0.000 description 2
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 2
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 230000019635 sulfation Effects 0.000 description 2
- 238000005670 sulfation reaction Methods 0.000 description 2
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-M Bisulfite Chemical compound OS([O-])=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 101100291267 Drosophila melanogaster Miga gene Proteins 0.000 description 1
- IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N Ethylene oxide Chemical compound C1CO1 IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 125000001931 aliphatic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000004061 bleaching Methods 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- KWKXNDCHNDYVRT-UHFFFAOYSA-N dodecylbenzene Chemical compound CCCCCCCCCCCCC1=CC=CC=C1 KWKXNDCHNDYVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 239000011344 liquid material Substances 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 1
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J10/00—Chemical processes in general for reacting liquid with gaseous media other than in the presence of solid particles, or apparatus specially adapted therefor
- B01J10/02—Chemical processes in general for reacting liquid with gaseous media other than in the presence of solid particles, or apparatus specially adapted therefor of the thin-film type
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/24—Stationary reactors without moving elements inside
- B01J19/2415—Tubular reactors
- B01J19/2425—Tubular reactors in parallel
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/24—Stationary reactors without moving elements inside
- B01J19/247—Suited for forming thin films
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
- B01J2219/00051—Controlling the temperature
- B01J2219/00074—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids
- B01J2219/00076—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids with heat exchange elements inside the reactor
- B01J2219/00085—Plates; Jackets; Cylinders
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
- B01J2219/00164—Controlling or regulating processes controlling the flow
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
- B01J2219/00168—Controlling or regulating processes controlling the viscosity
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Description
447 378 Sulfoneringsreaktionen i tunnskiktsapparaturer erhålles för närvarande med hjälp av ett flertal olika system. 1. Tunnskiktssulfonering via en enkeltubreaktor (US-A-3 328 460). The sulfonation reaction in thin layer apparatuses is currently obtained by means of a number of different systems. Thin layer sulfonation via a single subreactor (US-A-3,328,460).
Denna typ av reaktor, den första som användes för tunnskiktssulfo- nering, innefattar en enda cylindrisk, vertikalt anordnad tub, vid vars övre ände matas in ett tunt skikt eller en film av vätske- reagens, sonxtvingas vandra nedåt fäst vid tubens insida. Inuti tuben matas fram en ström av gasformigt reagerande ämne i allmän- het bestående av gasformig svaveltrioxid utspädd i en inert bär- gas. I En kylvätska får cirkulera på utsidan av tuben i syfte att övervaka, att temperaturen i blandningen håller sig kvar inom förutbestämda gränser under reaktionen. Begränsningarna i samband med en enkeltubreaktor av denna typ består i att reaktorns maximala diameter (och därmed dess maximala produk- tionshastighet) är bunden till den optimala inmatningshastig- heten för det gasformiga reagerande materialet.This type of reactor, the first of which is used for thin-layer sulfonation, comprises a single cylindrical, vertically arranged tube, at the upper end of which a thin layer or a film of liquid reagent is fed, forced to travel downwards attached to the inside of the tube. Inside the tube, a stream of gaseous reactant is generally fed, consisting of gaseous sulfur trioxide diluted in an inert carrier gas. A coolant may circulate on the outside of the tube for the purpose of monitoring that the temperature of the mixture remains within predetermined limits during the reaction. The limitations associated with a single sub-reactor of this type are that the maximum diameter of the reactor (and thus its maximum production rate) is tied to the optimum feed rate for the gaseous reacting material.
Då största delen av reaktionen vid den optimala gashas- tigheten (20 - 80 m/s) sker i en första mycket kort del av reaktorn, orsakar diametrar (och motsvarande produktionshas- tigheter) över 25 mm en oacceptabel sänkning av kylytan som består av tubens utsida. Denna situation framkallar en ökning av maximitemperaturen i reaktionsmassan till ett icke accepta- belt värde, varigenom man erhåller en produkt av dålig kvali- tet (dålig färg beroende pâ bildningen av översulfonerade bi- produkter). I 2. Reaktor med ringformigt gasutryme. Denna typ av reak- tor har två koncentriska, vertikala och koaxiala cylindrar, en inre och en yttre, vilka avgränsar ett ringformigt gasutrymme.As most of the reaction at the optimum gas velocity (20 - 80 m / s) takes place in a first very short part of the reactor, diameters (and corresponding production velocities) over 25 mm cause an unacceptable lowering of the cooling surface consisting of the tube. outside. This situation causes an increase in the maximum temperature of the reaction mass to an unacceptable value, whereby a product of poor quality is obtained (poor color due to the formation of oversulfonated by-products). I 2. Reactor with annular gas space. This type of reactor has two concentric, vertical and coaxial cylinders, one inner and one outer, which delimit an annular gas space.
Det vätskeformiga reagerande materialet matas in på bå- de insidan av den yttre cylindern och pâ utsidan av den inre cylindern.The liquid reacting material is fed into both the inside of the outer cylinder and the outside of the inner cylinder.
Genom att på lämpligt sätt välja förhållandet mellan diametrarna i de båda cylindrarna, är det möjligt att avpassa reaktorns tvärsnitt på lämpligt sätt, vilket tvärsnitt bildas av den av de två cylindrarna'avgränsade ringens yta. _ ._ __ ___ _._._..._:.........._.._._._._.____A _.. -.- .---> -V 447 378 Emellertid har också denna reaktortyp en del nackdelar.By suitably selecting the ratio between the diameters of the two cylinders, it is possible to adjust the cross section of the reactor in a suitable manner, which cross section is formed by the surface of the ring delimited by the two cylinders. _ ._ __ ___ _._._..._: .........._.._._._._.____ A _ .. -.- .---> -V 447 378 However, this type of reactor also has some disadvantages.
Om man önskar öka de två cylindrarnas diametrar för att öka produktionskapaciteten, uppkommer allvarliga svårigheter vad gäller fördelningen av det vätskeformiga reagerande materia- let i form av en film med konstant tjocklek. Detta kräver en utomordentligt exakt reaktorkonstruktion och följaktligen en påtaglig ökning av reaktorns tillverkningskostnad.If it is desired to increase the diameters of the two cylinders in order to increase the production capacity, serious difficulties arise with regard to the distribution of the liquid reacting material in the form of a film of constant thickness. This requires an extremely precise reactor design and consequently a significant increase in the manufacturing cost of the reactor.
För att erhålla en jämn fördelning av det vätskeformiga reagerande materialet på reaktorväggarna utan att behöva att tillgripa en alltför hög precision vid konstruktion och hop- sättning har man i en modifierad typ av detta slags reaktor anordnat en ringformig rotor i den övre delen av det ringfor- miga gasutrymmet.In order to obtain an even distribution of the liquid reacting material on the reactor walls without having to resort to too high a precision in construction and assembly, in a modified type of this kind of reactor an annular rotor has been arranged in the upper part of the annular reactor. miga gas space.
Denna reaktor eliminerar emellertid endast delvis de ovan nämnda nackdelarna. I själva verket erfordras åtminstone för den övre delen av denna reaktor till och med högre preci- sion med hänsyn till förekomsten av ett vridande element, vars avstånd från de två tunna skikten av reagerande vätskeformigt material måste ställas in mycket noggrant 3. Tubreaktor (= flertubreaktor) (US-A-3 931 273 och US-A- 3 918 917). Denna typ av reaktor består av en bunt av enkelrör, vilka vart och ett har en optimal storlek med hänsyn till vätske- fördelningen liksom den tillgängliga kylytan och underlättandet av den mekaniska konstruktionen.However, this reactor only partially eliminates the above-mentioned disadvantages. In fact, at least for the upper part of this reactor, even higher precision is required in view of the presence of a rotating element, the distance of which from the two thin layers of reacting liquid material must be set very carefully. 3. Tube reactor (= multi-tube reactor ) (US-A-3,931,273 and US-A-3,918,917). This type of reactor consists of a bundle of single pipes, each of which has an optimal size with regard to the liquid distribution as well as the available cooling surface and the facilitation of the mechanical construction.
I dessa reaktorer ligger den största svårigheten i att för varje tub fastställa den exakta mängden gas och vätska (lika för varje tub) för att i vardera tuben erhålla samma molförhâllande mellan de reagerande ämnena motsvarande det för reaktorn i förväg bestämda.In these reactors the greatest difficulty lies in determining for each tube the exact amount of gas and liquid (equal for each tube) in order to obtain in each tube the same molar ratio between the reactants corresponding to that predetermined for the reactor.
Flera författare har under senare tid studerat detta problem och löst det delvis genom följande arrangemang: a) användning av kalibrerade öppningar för inmatning av väts- kan och gasen i varje enskild tub; b) användning av för reaktionen kalibrerade tuber, vilka samt- liga har samma storlek: diameter, väggtjocklek, längd; c) användning av en tryckutjämningsgas som införes nedanför fördelningsmunstyckena för att säkerställa korrekt fördel- ning av de reaqerande ämnena till reaktortuberna. 447 578 Fastän de ovan uppräknade arrangemangen förbättrar driftsbetingelserna kan de inte säkerställa ett perfekt mol- förhållande mellan de vätskeformiga och gasformiga reagerande ämnena i de individuella tuberna, men de åstadkommer godtag- bara resultat tack vare de redan beskrivna fördelarna med an- vändningen av en flertubreaktor, där varje individuell tub när den matas med de korrekta mängderna vätskor garanterar de- bästa driftsbetingelserna.Several authors have recently studied this problem and solved it in part through the following arrangements: a) the use of calibrated openings for the introduction of liquid and gas into each individual tube; b) use of tubes calibrated for the reaction, all of which have the same size: diameter, wall thickness, length; c) the use of a pressure relief gas introduced below the distribution nozzles to ensure the correct distribution of the reactants to the reactor tubes. 447 578 Although the arrangements listed above improve the operating conditions, they can not ensure a perfect molar ratio between the liquid and gaseous reactants in the individual tubes, but they provide acceptable results thanks to the already described advantages of using a multi-tube reactor. , where each individual tube when fed with the correct amounts of liquids guarantees the best operating conditions.
På detta sätt är de bästa resultat som kan uppnås det statistiska medelvärdet av mer eller mindre optimala värden, vilka erhållits med vilken individuell tub som helst, fastän molförhållandet gas/vätska i dessa tuber tagna var för sig in- te mer än händelsevis är det optimala värdet.In this way, the best results that can be achieved are the statistical mean of more or less optimal values, which are obtained with any individual tube, although the molar ratio of gas / liquid in these tubes taken separately is no more than incidentally the optimal the value.
Precisionen i gas/vätske-förhållandet erhålles på be- kostnad av en anmärkningsvärd tryckhöjdsförlust, ett fenomen som även upnträder i reaktorer med koncentriska tuber och för- orsakar, framför allt för inmatningen av det gasformiga rea- genset, en avsevärd energiförbrukning och konstruktionsprob- lem i den uppströms belägna S03-tillverkningsenheten.The precision of the gas / liquid ratio is obtained at the expense of a remarkable loss of pressure head, a phenomenon which also occurs in reactors with concentric tubes and causes, above all for the input of the gaseous reagent, a considerable energy consumption and design problem. in the upstream S03 manufacturing unit.
Mot denna bakgrund syftar föreliggande uppfinning till att undanröja de ovan redovisade nackdelarna med hjälp av en kombination av element, som tagits fram och undersökts för detta ändamål, d.v.s.: A) val av lösning i tuberna för att säkerställa de bästa betingelserna vad beträffar värmeutbyte och homogenitet i filmtjockleken.Against this background, the present invention aims to eliminate the above-mentioned disadvantages by means of a combination of elements, which have been developed and investigated for this purpose, ie: A) selection of solution in the tubes to ensure the best conditions in terms of heat exchange and homogeneity in film thickness.
B) Val av den optimala storleken för de individuella tu- berna för erhållande av den bästa kompromissen; maximidiameter (lägre antal tuber) minimihöjd (lägre tryckhöjdsförlust), men i vilket fall som helst av enkelt mekaniskt utförande.B) Selection of the optimal size for the individual tubes to obtain the best compromise; maximum diameter (lower number of tubes) minimum height (lower pressure height loss), but in any case of simple mechanical design.
C) Fördelning av det gasformiga reagenset med försumbar tryckhöjdsförlust i varje individuell tub beroende av film- tjockleken och därmed det vätskeformiga reagensets flödeshas- tighet, av omvandlingsprofilerna och av reaktionstemperaturen längs tuben.C) Distribution of the gaseous reagent with negligible pressure head loss in each individual tube depending on the film thickness and thus the flow rate of the liquid reagent, the conversion profiles and the reaction temperature along the tube.
Denna kombination av faktorer medgav att:man erhöll ut- märkta resultat och att man inte behövde genomföra någon kali- 447 378 brering, när man förändrade det utnyttjade, vätskeformiga rea- gensets flöde och/eller typ.This combination of factors allowed for: excellent results were obtained and no calibration was required when changing the flow and / or type of liquid reagent used.
Förfarandet för sulfonering eller sulfatering av or- ganiska, vätskeformiga föreningar genom behandling med i en bär- gas befintlig, gasformig svaveltrioxid är kännetecknat av att det vätskeformiga reagenset inmatas från en gemensam vätskefördel- ningskammare, som hålles helt fylld, in i en uppsättning lika sto- ra, vertikala och parallella tuber genom en ringformig slits i form av en film, varvid tuberna har en längd av 5 till 7 m och en innerdiameter av 20-30 mm, det gasformiga reagenset inmatas från en gemensam inmatningskammare för det gasformiga reagenset ovan- för uppsättningen av vertikala och parallella tuber, ovanför den ringformiga vätskefördelningsslitsen, det gasformiga reagensets inmatningstryck är ca 0,01 - 0,05 MPa, företrädesvis 0,02 - 0,04 MPa, varvid detta inmatningstryck är väsentligen detsamma som den tryckhöjdsförlust som orsakas av strömmen av gasformigt reagens inne i de individuella tuberna, vilka genommatas av de reageran- de vätskorna, och varvid inmatningstrycket för det vätskeformiga reagenset överstiger inmatningstrycket för det gasformiga reagen- set, varvid övertrycket vid inmatningen av det vätskeformiga rea- genset relativt inmatningstrycket för det gasformiga reagenset uppgår till ca 5 till 15 cm vätskepelare, och varvid uppsättnin- gen av vertikala och parallella tuber kyles utvändigt genom cir- kulation av ett vätskeformigt kylmedium i ett gemensamt reaktor- hölje som omger alla tuberna.The process for sulfonating or sulphating organic liquid compounds by treatment with gaseous sulfur trioxide present in a carrier gas is characterized in that the liquid reagent is fed from a common liquid distribution chamber, which is kept completely filled, into a set of equal straight, vertical and parallel tubes through an annular slot in the form of a film, the tubes having a length of 5 to 7 m and an inner diameter of 20-30 mm, the gaseous reagent being fed from a common feed chamber for the gaseous reagent above. for the set of vertical and parallel tubes, above the annular liquid distribution slot, the feed pressure of the gaseous reagent is about 0.01 - 0.05 MPa, preferably 0.02 - 0.04 MPa, this feed pressure being substantially the same as the pressure drop caused by the flow of gaseous reagent inside the individual tubes, which are fed through the reacting liquids, and wherein feed pressure The liquid reagent exceeds the feed pressure of the gaseous reagent, the overpressure at the feed of the liquid reagent relative to the feed pressure of the gaseous reagent being about 5 to 15 cm of liquid column, and the set of vertical and parallel tubes externally by circulating a liquid coolant in a common reactor housing surrounding all the tubes.
Bärgasen utgöres åtminstone delvis av den från uppsam- lingskammaren i samma reaktor utsugna gasen.The carrier gas consists at least in part of the gas extracted from the collection chamber in the same reactor.
Anordningen, som lämpar sig för genomförande av förfa- randet enligt uppfinningen och som är av den typ, som innefattar en uppsättning vertikala tuber, anordnade parallellt i förhållan- de till varandra och matade med det gasformiga reagenset i deras övre ände via en vanlig fördelningskammare, är kännetecknad av att genomskärningen i varje tub är i huvudsak konstant från ge- nomskärningen vid inmatningen av det gasformiga reagenset ned till den nedre änden. 447 378 Det vätskeformiga reagenset matas in i varje tub nä- ra dess övre ände via en i tubens tvärsnitt anordnad, cirkulär slits.The device, which is suitable for carrying out the method according to the invention and which is of the type comprising a set of vertical tubes, arranged in parallel with respect to each other and fed with the gaseous reagent at their upper end via a conventional distribution chamber, is characterized in that the cross-section of each tube is substantially constant from the cross-section when feeding the gaseous reagent down to the lower end. 447 378 The liquid reagent is fed into each tube near its upper end via a circular slot arranged in the cross section of the tube.
Utsidan av varje tub kyles medelst en lämplig kylväts- ka som får cirkulera i en eller flera kammare, vilka är anordnade utanför tuberna .The outside of each tube is cooled by means of a suitable coolant which is allowed to circulate in one or more chambers, which are arranged outside the tubes.
Slutligen innefattar anordningen även lämpliga organ för justering av öppningens storlek för ovannämnda slits.Finally, the device also comprises suitable means for adjusting the size of the opening for the above-mentioned slot.
Uppfinningen beskrives närmare nedan under hänvisning till bifogade ritning, på vilken: fig. 1 visar ett schematiskt, vertikalt tvärsnitt ge- nom en lämplig utföringsform av reaktorn enligt uppfinningen; ' fig. 2 visar den med II betecknade detaljen i fig. 1 i förstoring; fig. 3 visar ett tvärsnitt längs linjen III-III i fig. 1: fig. 4 är en schematisk genomskärning av tre tuber i reaktorn, utvisande ett första driftstillstând hos tuberna; fig. 5 och fig. 6 är bilder liknande den i fig. 4 ut- visande två olika driftsbetingelser.The invention is described in more detail below with reference to the accompanying drawing, in which: Fig. 1 shows a schematic, vertical cross-section through a suitable embodiment of the reactor according to the invention; Fig. 2 shows the detail denoted by II in Fig. 1 in magnification; Fig. 3 shows a cross-section along the line III-III in Fig. 1: Fig. 4 is a schematic section of three tubes in the reactor, showing a first operating condition of the tubes; Fig. 5 and Fig. 6 are views similar to that of Fig. 4 showing two different operating conditions.
Såsom framgår av ritningen är reaktor 1 utformad av en uppsättning vertikala och parallella tuber 10, vilka är anord- nade sida vid sida och förenade upptill till en inmatningskamma- re 70 för det gasformiga reagenset, vilket via en ledning 12 kom- mer från en anläggning som producerar gasformig S03, företrädes- vis genom katalytisk omvandling.As can be seen from the drawing, reactor 1 is formed by a set of vertical and parallel tubes 10, which are arranged side by side and connected at the top to a feed chamber 70 for the gaseous reagent, which comes via a line 12 from a plant which produces gaseous SO 3, preferably by catalytic conversion.
Vidare är tuberna 10 förbundna nedtill till en kammare 40 för uppsamling av reaktionsprodukterna, vilka uttages med hjälp av en ledning 13, visad endast schematiskt.Furthermore, the tubes 10 are connected at the bottom to a chamber 40 for collecting the reaction products, which are taken out by means of a line 13, shown only schematically.
En kylvätska, företrädesvis vatten, cirkulerar inne i reaktorns cylindriska kärl men på utsidan av tuberna 10.A coolant, preferably water, circulates inside the cylindrical vessel of the reactor but on the outside of the tubes 10.
När den exoterma reaktionen mellan de vätskeformiga pro- dukterna, som skall sulfoneras eller sulfateras, å ena sidan och det gasformiga reagenset bestående av svaveltrioxid å den andra sidan sker huvudsakligen i den första eller övre delen av tuber- na 10, har kylvätskan lämpligen samma flödesriktning som reaktions- blandningen, dvs nedåt. 447 378 Därför är anordningen försedd med minst en övre ledning _20 för inmatning av kylvätska och en undre ledning 21 för ut- wau=~......,s_..._.._._._._-..e. ._ .i ._ i tagning av densamma.When the exothermic reaction between the liquid products to be sulfonated or sulphated, on the one hand, and the gaseous reagent consisting of sulfur trioxide, on the other hand, takes place mainly in the first or upper part of the tubes 10, the coolant suitably has the same flow direction. as the reaction mixture, ie downwards. 447 378 Therefore, the device is provided with at least one upper line _20 for supplying coolant and a lower line 21 for ut- wau = ~ ......, s _..._.._._._._._-. .e. ._ .i ._ in taking the same.
Lämpliga horisontella eller subhorisontella membran 22 ökar kylvätskans turbulens och dess väg på ett i och för sig känt sätt. Därför cirkulerar kylvätskan i ett utrymme, som be- gränsas av utsidorna på rören 10, insidan av locket på reaktor 1 och de två tubplattorna 23 och ZÄ, varigenom tuberna 10 förts tättslutande.Suitable horizontal or sub-horizontal membranes 22 increase the turbulence of the coolant and its path in a manner known per se. Therefore, the coolant circulates in a space bounded by the outside of the pipes 10, the inside of the lid of reactor 1 and the two tube plates 23 and ZÄ, whereby the tubes 10 are moved tightly.
En tredje tubplatta 25 är anordnad ovanför tubplattan 23, så att den under kammaren 70 för fördelning av det gasfor- miga reagens t avgränsat en andra kammare 15 för fördelning av det vätskeformiga reagenset. En eller flera ledningar 16 le- der in det vätskeformiga reagenset till kammaren 15. För vida- rebefordringen av det vätskeformiga reagenset från fördel- ningskammaren 15 till de individuella tuberna finns en inmat- ningsanordning,som visas i detalj i fig. 2, för varje tub.A third tube plate 25 is arranged above the tube plate 23, so that below the chamber 70 for distributing the gaseous reagent t it delimits a second chamber 15 for distributing the liquid reagent. One or more conduits 16 lead the liquid reagent into the chamber 15. For the further transport of the liquid reagent from the distribution chamber 15 to the individual tubes, there is an input device, shown in detail in Fig. 2, for each tube.
Såsom framgår av fig. 2 omfattar varje tub 10 en övre del 30, som är cylindrisk och har en något större diameter, varvid den övre änden av tuben 10 står i förbindelse med den nedre änden av den övre delen 30 via en kort konisk del 31.As shown in Fig. 2, each tube 10 comprises an upper part 30, which is cylindrical and has a slightly larger diameter, the upper end of the tube 10 communicating with the lower end of the upper part 30 via a short conical part 31. .
Den övre cylindriska delen 30 är försedd med ett lämp- ligt antal kanaler 38 för det vätskeformiga reagenset och dess utsida står med ett lämpligt mellanrum i kontakt med in- sidan av en cylindrisk rörmuff 33, med vars hjälp anslut- ningen till plattorna 23 och 25 blir tät.The upper cylindrical part 30 is provided with a suitable number of channels 38 for the liquid reagent and its outside is in a suitable space in contact with the inside of a cylindrical pipe sleeve 33, by means of which the connection to the plates 23 and 25 becomes dense.
Rörmuffen 33 är försedd med kanaler 36 för det vätske- formiga reagenset av sådan storlek och periferifördelning att den inte alstrar tryckhöjdsförluster, när vätskan passerar.The pipe sleeve 33 is provided with channels 36 for the liquid reagent of such size and peripheral distribution that it does not generate pressure head losses when the liquid passes.
På insidan av den övre delen 30 av rör 10 är anordnad en andra rörmuff 50, vars utsida står i kontakt med insidan på den övre delen 30 med undantag för en mittdel, där det finns ett brett ringformigt spår 51.Arranged on the inside of the upper part 30 of pipe 10 is a second pipe sleeve 50, the outside of which is in contact with the inside of the upper part 30 with the exception of a middle part, where there is a wide annular groove 51.
Innerväggen i delen 30 och spåret 51 ger ett ringfor- migt utrymme, vilket kan ta emot det vätskereagens, som kommer från kanalerna 38 och 36, vilka slutar i spåret 51. 447 378 .Lämpliga axiella kanaler 52,.som visas endast schema- tiskt i fig. 2, gör det möjligt 'att tömma ut det vätskeformi- - ga reagenset nedåt från det av spåret 5l avgränsade, ringfor- miga utrymmet. Rörmuffen 50 innefattar en lägre konisk ände med samma öppningsvinkel som förbindelsezonen 31 mellan ele- menten 10 och 30.The inner wall of the portion 30 and the groove 51 provide an annular space which can receive the liquid reagent coming from the channels 38 and 36 which terminate in the groove 51. 447 378. Suitable axial channels 52, which are shown only schematically in Fig. 2, makes it possible to empty the liquid reagent downwards from the annular space delimited by the groove 51. The pipe sleeve 50 comprises a lower conical end with the same opening angle as the connecting zone 31 between the elements 10 and 30.
Mellan den nedre änden av rörmuffen 50 och förbindelse- elementet ßl finns därför en ringformig springa i anslutning till generåtriserna i en stympad kon, vars bredd är definierad av rörmuffèns 50 vertikala läge.Between the lower end of the pipe sleeve 50 and the connecting element ß1 there is therefore an annular gap adjacent to the generators in a truncated cone, the width of which is defined by the vertical position of the pipe sleeve 50.
Rörñuffen 50 är upptill försedd med en gängad överdel 54, som kan skruvas fast på den övre kanten av den övre de- len 30. Det är på detta sätt möjligt att avgränsa genomskär- ningen för den ringformiga passagen mellan den lägre kanten av rörmuffen 50 och det koniska förbindelselementet 51 genom att skruva upp eller ned rörmuffen 50 på delen 30. Den ring- formiga passagen som bildas av generatriserna i en kon främ- jar fördelningen av det vätskeformiga reagenset i form av en film, betecknad med 60 i fig. 2, utmed hela insidan av tu- ben 10.The pipe sleeve 50 is provided at the top with a threaded upper part 54, which can be screwed onto the upper edge of the upper part 30. In this way it is possible to delimit the cross-section of the annular passage between the lower edge of the pipe sleeve 50 and the conical connecting element 51 by screwing up or down the pipe sleeve 50 on the part 30. The annular passage formed by the generatrices in a cone promotes the distribution of the liquid reagent in the form of a film, denoted by 60 in Fig. 2, along the entire inside of the tube 10.
Den inre diametern hos rörmuffen 50 är lämpligen densam- ma som den inre diametern hos tuben 10, så att den gas som kommer från fördelningskammaren 70 kan fås att stryka fram utmed den fria ytan på filmen 60 utan att utsättas för några påtagliga tryckhöjdsförluster.The inner diameter of the pipe sleeve 50 is suitably the same as the inner diameter of the tube 10, so that the gas coming from the distribution chamber 70 can be made to flow along the free surface of the film 60 without being subjected to any appreciable pressure height losses.
Alltnog är det klart, att det beroende på den okompli- cerade konstruktiva utformningen av vätskereagensfördelaren är mycket besvärligt att erhålla en verkligt exakt reglering av vätskans flödeshastighet. Under provningar utan inmatning av gasformigt reagens noterades faktiskt en variaüon av upp till så mycket som 20 % mellan den nominella flödeshastighe~ ten och hastigheten i den individuella tuben 10 i reaktorn.Still, it is clear that due to the uncomplicated constructive design of the liquid reagent distributor, it is very difficult to obtain a truly precise control of the flow rate of the liquid. In fact, during tests without feeding gaseous reagent, a variation of up to as much as 20% was noted between the nominal flow rate and the velocity of the individual tube 10 in the reactor.
Oaktat detta är det, såsom kommer att förklaras närma- re nedan, möjligt vid förfarandet enligt uppfinningen att hål- la avvikelserna för förhållandet mellan det gasformiga rea- gensets flödeshastighet och flödeshaštigheten för det vätske- 447 378 formiga reagenset inom strikta gränser. Ett sådant resultat_ är mycket överraskande med tanke på att den väsentligaste svå- righeten i samband med alla med filmer arbetande reaktorer är just den korrekta proportioneringen av de två reagensen.Notwithstanding this, as will be explained in more detail below, in the process according to the invention it is possible to keep the deviations of the ratio between the flow rate of the gaseous reagent and the flow rate of the liquid reagent within strict limits. Such a result is very surprising in view of the fact that the most significant difficulty in connection with all reactors operating with films is precisely the correct proportioning of the two reagents.
Enligt föreliggande uppfinning är trycket vid det gas- formiga reagensets inmatning avsevärt lägre än trycken vid inmatning av gasformigt reagens enligt kända metoder. Inmat- ningstrycket uppgår enligt uppfinningen till cirka 0,01 - 0,04 MPa. Beroende på de utnyttjade vätskeformiga råvarorna är trycket vid det vätskeformiga reagensets inmatning högre än trycket för det gasformiga reagenset i en utsträckning som motsvarar höjden för den vätskenivå som råder i vätskereagen- sets fördelningskammare.According to the present invention, the pressure at the inlet of the gaseous reagent is considerably lower than the pressures at the inlet of the gaseous reagent according to known methods. According to the invention, the feed pressure amounts to approximately 0.01 - 0.04 MPa. Depending on the liquid raw materials used, the pressure at the feed of the liquid reagent is higher than the pressure of the gaseous reagent to an extent corresponding to the height of the liquid level prevailing in the distribution chamber of the liquid reagent.
Oaktat de tvâ reagensens låga inmatningstryck och det faktum att flödeshastigheten för det vätskeformiga reagenset kan Variera med upp till över 20 % från en tub till en annan, visade det sig överraskande, att molförhållandet mellan det vätskeformiga reagenset och det gasformiga reagenset stannade kvar mycket nära det tilltänkta genomsnittliga värdet med mycket små skillnader längs tuberna, om man ser till de er- hållna resultaten. En möjlig förklaring till detta överras- kande resultat ges i samband med följande diskussion av fig. 4, 5 och 6.Despite the low feed pressure of the two reagents and the fact that the flow rate of the liquid reagent can vary by up to over 20% from one tube to another, it was surprisingly found that the molar ratio of the liquid reagent to the gaseous reagent remained very close to that. intended average value with very small differences along the tubes, if one looks at the results obtained. A possible explanation for this surprising result is given in connection with the following discussion of Figs. 4, 5 and 6.
Antag att inom tidsintervallet (till -tl) samma ideala situation råder i var och en av de tre tuberna 110, 210, 310 med samma diametrar och längder, d.v.s. de tre flödeshastig- heterna för de vätskeformiga reagensen Ll, L2, L3 är lika stora, de tre flödeshastigheterna för de tre gasformiga rea- gensen är lika höga Gl, G2, G3 och sålunda är de tre molför- hållandena Rl, R2, R3 motsvarande det tilltänkta optimala mol- förhållandet lika stora, i så fall kommer, om de tre tubernas diametrar är exakt lika stora, reaktionen att ha gått exakt lika långt längs de tre tuberna vid samma nivåer, såsom visas i fig. 4, där beteckningarna P60, P90, P98 anger de nivåer som motsvarar en omsättningsgrad av 60 %, 90 % respektive 98 %.Assume that within the time interval (to -tl) the same ideal situation prevails in each of the three tubes 110, 210, 310 with the same diameters and lengths, i.e. the three flow rates of the liquid reagents L1, L2, L3 are equal, the three flow rates of the three gaseous reagents are equal G1, G2, G3 and thus the three molar ratios R1, R2, R3 are corresponding the intended optimal molar ratio is equal, in which case, if the diameters of the three tubes are exactly equal, the reaction will have gone exactly the same length along the three tubes at the same levels, as shown in Fig. 4, where the designations P60, P90, P98 indicate the levels that correspond to a turnover rate of 60%, 90% and 98% respectively.
Tubernas längd väljes så att kontakttiden mellan de tvâ reagensen kan bli väsentligen tillräcklig under optimala 447 578- 10 inmatningsbetingelser för att säkerställa praktiskt taget full- ständig omvandling av de vätskeformiga reagensen (omsättninge- grad nära 100 %). På detta sätt säkerställes alltid att reak- tionen slutföres i varje tub, även under andra betingelser än de optimala, en situation som kan uppkomma beroende på störningar eller liknande.The length of the tubes is selected so that the contact time between the two reagents can be substantially sufficient under optimal feeding conditions to ensure practically complete conversion of the liquid reagents (conversion rate close to 100%). In this way, it is always ensured that the reaction is completed in each tube, even under conditions other than the optimum, a situation which may arise due to disturbances or the like.
Antag nu att det av något skäl inom ett tídsintervall t1 - t2 inträffar en variation i flödeshastigheterna för det vätskeformiga reagenset L1, L2, L3, varvid de tre flödeshastig- heterna för det gasformiga reagenset G1, G2, G3 förblir oför- ändrade, så att t.eX. L1 = Lt/3, L2 = 0,9 Lt/B, LB = 1,1 Lt/3, där Lt betecknar den sammanlagda flödeshastigheten för det vätskeformiga reagenset i de tre tuberna, vilken hålles kon- stant. I tub 110 förblir situationen givetvis oförändrad jäm- fört med den i fig. U visade och nivåerna P60 och P90 och P98 förblir sålunda oförändrade. Beroende på vätskans lägre flödeshastighet kommer en höjning av nivåerna P60, P90, P98 att ske i tub 210, medan det motsatta resultatet erhålles i tub 310 beroende på den högre flödeshastigheten hos vätskan.Assume now that for some reason within a time interval t1 - t2 there is a variation in the flow rates of the liquid reagent L1, L2, L3, the three flow rates of the gaseous reagent G1, G2, G3 remaining unchanged, so that for example. L1 = Lt / 3, L2 = 0.9 Lt / B, LB = 1.1 Lt / 3, where Lt denotes the total flow rate of the liquid reagent in the three tubes, which is kept constant. In tube 110, of course, the situation remains unchanged compared to that shown in Fig. U, and the levels P60 and P90 and P98 thus remain unchanged. Due to the lower flow rate of the liquid, an increase of the levels P60, P90, P98 will take place in tube 210, while the opposite result is obtained in tube 310 due to the higher flow rate of the liquid.
Det bör nu noteras, att skillnaderna i tryck mellan kammare 70 och HO är lika med tryckhöjdssänkningen i var och en av de tre tuberna, i vilka därför tryckhöjdssänkningen är densamma.It should now be noted that the differences in pressure between chambers 70 and HO are equal to the pressure drop in each of the three tubes, in which therefore the pressure drop is the same.
Det bör vidare observeras, att tillsammans med föränd- ringen av omsättningsgraden förändras avsevärt viskositeten och därmed tjockleken hos filmen, som består av en blandning av det vätskeformiga reagenset och den vätskeformiga produk- ten från reaktionen.It should further be noted that together with the change in the degree of turnover, the viscosity and thus the thickness of the film, which consists of a mixture of the liquid reagent and the liquid product from the reaction, changes considerably.
Vid reaktionens successiva framåtskridande sker i syn- nerhet en ökning av viskositeten och tjockleken hos filmen, som består av blandningen av det vätskeformiga reagenset och den vätskeformiga reaktionsprodukten.In the progressive progress of the reaction, in particular, there is an increase in the viscosity and thickness of the film, which consists of the mixture of the liquid reagent and the liquid reaction product.
Av fig. 5 framgår, att höjd hä för den del av tub 310, där omsättningsgraden är högre än 98 %, är kortare än motsva- rande höjd hl i tub 110 och att höjden hl i sin tur är korta- re än höjden h2. ' Beroende på deras olika längder hl, h2, hö har de tre tuberna.sålunda olika genomsnittliga sektioner för passagen 447 378 ll av flödet av det gasformiga reagenset, då den genomsnittliga tjockleken hos vätskefilmen längs tuberna är olika.Fig. 5 shows that the height hä for the part of tube 310 where the degree of turnover is higher than 98% is shorter than the corresponding height h1 in tube 110 and that the height h1 is in turn shorter than the height h2. Depending on their different lengths h1, h2, hay, the three tubes thus have different average sections for the passage 447 378 ll of the flow of the gaseous reagent, as the average thickness of the liquid film along the tubes is different.
Eftersom de tre flödeshastigheterna för det gasformiga reagenset i tuberna 110, 210 och 310 uppenbarligen är beroen- de enbart av de respektive genomsnittliga sektionerna av passage, varvid tryckskillnaden vid de tre tubernas slutpunkt är densamma som ovan, uppnås följande resultat: i tub 210 med en genomsnittlig sektion för passage som är mindre än den ursprungliga, i fig. 4 visade, kommer en sänkning av det gasformiga reagensets flödeshastighet att ske, vilket tenderar att sänka molförhållandet mellan de två rea- gensen ned till det ursprungliga, optimala utgângsvärdet; i tub 310 med en genomsnittlig sektion för passage som är större än den ursprungliga, i fig. 4 visade kommer en ökning av det gasformiga reagensets flödeshastighet att ske, vilket i detta fall tenderar att öka på molförhållandet till det ursprungliga, optimala utgångsvärdet. Det skulle emeller- tid utgående ifrån moment tl vara möjligt att fastän de tre flödeshastigheterna Ll, L2, L3 för det vätskeformiga reagen- set förblir konstanta och lika stora, varierar flödeshastig- heterna för det gasformiga reagenset så att man fâr, se fig. 6, t.ex. Gl = Gt/3, G2 = 0,9'Gt/3, G3 = l,1°Gt/3, varvid Gt betecknar den sammanlagda flödeshastigheten för det gasformi- ga reagenset i de tre tuberna, vilken hastighet hålles konstant.Since the three flow rates of the gaseous reagent in tubes 110, 210 and 310 are obviously dependent only on the respective average sections of passage, the pressure difference at the end point of the three tubes being the same as above, the following result is obtained: in tube 210 with a average section for passage smaller than the original, shown in Fig. 4, a decrease in the flow rate of the gaseous reagent will occur, which tends to lower the molar ratio of the two reagents down to the original, optimum starting value; in tube 310 with an average section for passage larger than the original, shown in Fig. 4, an increase in the flow rate of the gaseous reagent will occur, which in this case tends to increase the molar ratio to the original, optimum initial value. However, based on torque t1, it would be possible that although the three flow rates L1, L2, L3 of the liquid reagent remain constant and equal, the flow rates of the gaseous reagent vary so as to obtain, see Fig. 6 , e.g. G1 = Gt / 3, G2 = 0.9'Gt / 3, G3 = 1.1 ° Gt / 3, where Gt denotes the total flow rate of the gaseous reagent in the three tubes, which rate is kept constant.
I tub 110 förblir uppenbarligen läget oförändrat jäm- fört med fig. 4 och sålunda blir lägena för nivåerna P60, P90, P98 oförändrade. Beroende på den lägre flödeshastigheten för gasen kommer tub 210 att uppvisa en sänkning av nivåerna P60, P90, P98, medan tub 310 kommer att uppvisa en höjning av des- sa nivåer beroende på den ökade gashastigheten. Av samma skäl som f det ovan diskuterade fallet kommer det att förekomma en sänkning av gasens flödeshastighet i tub 310 och en ökning av flödeshastigheten för samma gasformiga reagens i tub 210 då de i respektive fall förefintliga genomsnittliga sektionerna för passage kommer att sjunka i tub 310 och öka i tub 210.In tube 110, the position obviously remains unchanged compared to Fig. 4 and thus the positions of the levels P60, P90, P98 remain unchanged. Due to the lower flow rate of the gas, tube 210 will exhibit a decrease in levels P60, P90, P98, while tube 310 will exhibit an increase in these levels due to the increased gas velocity. For the same reasons as in the case discussed above, there will be a decrease in the gas flow rate in tube 310 and an increase in the flow rate of the same gaseous reagent in tube 210 as the respective average passages for passage will decrease in tube 310 and increase in tube 210.
Också i detta fall kommer molförhållandena R2 och R3 att änd- I 447 378 12 _ras mot optimala ursprungliga värden. Förutom den ovan be- skrivna balanserande effekten beroende av modifieringen av om- vandlingsprofilerna i tuberna, finns det även en annan viktig balanserande effekt, som utnyttjar den påtagliga ändringen av viskositeten med temperaturen. Detta innebär att, om den ge- nomsnittliga temperaturen i vätskefilmen inne i tuberna va- rierar, så varierar i motsvarande grad även vätskans genom- snittliga viskositet. Som en följd härav gäller för samma flö- deshastighet att när filmens medeltemperatur ökar, så sjunker filmens genomsnittliga tjocklek och därför kommer den genom- snittliga passagen för gasen att öka. Det motsatta förhållan- det inträffar om filmens medeltemperatur sjunker.Also in this case the molar ratios R2 and R3 will be changed to optimal initial values. In addition to the balancing effect described above due to the modification of the transformation profiles in the tubes, there is also another important balancing effect, which utilizes the significant change in viscosity with temperature. This means that, if the average temperature in the liquid film inside the tubes varies, the average viscosity of the liquid also varies to a corresponding degree. As a result, for the same flow rate, when the average temperature of the film increases, the average thickness of the film decreases and therefore the average passage of the gas will increase. The opposite relationship occurs if the average temperature of the film drops.
Under hänvisning till de i fig. 4 visade tre tuberna och till de möjliga olika situationerna som visas i fig. 5, innebär därför den totala effekten för tub 210, som karakte- riseras av en minskning av det vätskeformiga reagensets flö- deshastighet, att en mindre mängd material omsättes per tids- enhet och att därför en mindre mängd reaktionsvärme frigöres.Referring to the three tubes shown in Fig. 4 and to the possible different situations shown in Fig. 5, therefore, the total effect of tube 210, which is characterized by a decrease in the flow rate of the liquid reagent, means that a a smaller amount of material is reacted per unit time and therefore a smaller amount of reaction heat is released.
Eftersom temperatur- och flödesförhållandena hos kylmediet förblir desamma kommer i denna situation den genomsnittliga filmtemperaturen att bli lägre än den ursprungliga,beroende på att mindre reaktionsvärme skall upptagas av kylmediet. Det- ta resulterar i en högre medelviskositet, högre genomsnittlig filmtjocklek och som en följd därav lägre passageväg för gasen.Since the temperature and flow conditions of the refrigerant remain the same, in this situation the average film temperature will be lower than the original, due to less heat of reaction being taken up by the refrigerant. This results in a higher average viscosity, higher average film thickness and as a result lower passage path for the gas.
Eftersom trycket vid tubens 210 slut är oförändrat, kommer gasflödeshastigheten G2 att sjunka och därför tenderar förhållandet R2 att sjunka mot det ursprungliga optimala vär- det. I tub 310 med de i fig. 5 visade betingelserna kommer däremot effekten av den ökande flödeshastigheten för det väts- keformiga reagenset att resultera i en ökning av den mängd material, som omsättes per tidsenhet, och följaktligen i en större mängd frigjord reaktionsvärme.Since the pressure at the end of the tube 210 is unchanged, the gas flow rate G2 will decrease and therefore the ratio R2 tends to decrease towards the original optimum value. In tube 310 with the conditions shown in Fig. 5, on the other hand, the effect of the increasing flow rate of the liquid reagent will result in an increase in the amount of material reacted per unit time, and consequently in a larger amount of heat of reaction released.
Denna situation är exakt den omkastade i förhållande till den tidigare och den slutliga följden kommer att bli en ökning av den genomsnittliga filmtemperaturen, en sänkning av den genomsnittliga filmviskositeten och därigenom en längre 447 378 13 passageväg.för gasen. I detta fall kommer gasens flödeshastig- het att öka så att den ökar förhållandet R3 i riktning mot det ursprungliga optimala värdet.This situation is exactly the reverse in relation to the previous one and the final result will be an increase in the average film temperature, a decrease in the average film viscosity and thereby a longer passage path for the gas. In this case, the flow rate of the gas will increase so that it increases the ratio R3 in the direction of the original optimum value.
I den i fig. 6 visade situationen, där flödeshastighe- terna för det vätskeformiga reagenset är konstant, är film- temperaturens medelvärde praktiskt taget opåverkat och därför är denna balanserande effekt beroende endast på variationen i omvandlingsprofiler.In the situation shown in Fig. 6, where the flow rates of the liquid reagent are constant, the average value of the film temperature is practically unaffected and therefore this balancing effect depends only on the variation in conversion profiles.
Dessa två balanserande effekter är så starka för att kompensera den mot obalans strävande effekten beroende på va- riationen i flödeshastighet hos reagensen och, såsom framgår av det ovanstående återställer de inte det ursprungliga opti- mala värdet för flödeshastigheterna i varje tub utan endast det ursprungliga värdet på molförhâllandet mellan de två rea- gensen.These two balancing effects are so strong as to compensate for the unbalanced effect due to the variation in flow rate of the reagents and, as shown above, they do not restore the original optimum value for the flow rates in each tube but only the original value. on the molar ratio between the two reagents.
Utgående från den ideala situationen i fig. 4 kommer, när den tillfälliga perioden gått till ända och de balanseran- de effekterna utövat sitt inflytande, i själva verket den uni- ka situationen, som gäller för hela reaktorns totala material- balans, att vara: Rl = R2 = R3 = Rt = - Trots det faktum att flödeshastigheterna i varje tub avviker från de ideala hastigheterna GT/3 och LT/3, är därför molför- hållandet i varje tub det korrekta vilket åstadkommits genom yttre regleranordningar på reaktorn.Based on the ideal situation in Fig. 4, when the temporary period has ended and the balancing effects have exerted their influence, in fact the unique situation, which applies to the total material balance of the entire reactor, will be: R1 = R2 = R3 = Rt = - Despite the fact that the flow rates in each tube deviate from the ideal velocities GT / 3 and LT / 3, the molar ratio in each tube is therefore the correct one achieved by external control devices on the reactor.
Nedan följer några exempel på utföringsformer av förfa- randet enligt uppfinningen.Below are some examples of embodiments of the method according to the invention.
Exempel l Detta exempel visar driftsbetingelserna som begagnas för sulfonering enligt uppfinningen av linjär dodecylbensen med varierande sammansättning och en längd på den alifatiska kedjan mellan C9 och C15. 447 378 14 - halt sulfonerbart'material i råvaran 98,5 % - råvarans medelmolekylvikt 267 - flödeshastighet för råvaran 180 kg/h - koncentration S03 i bärgasen 5 vol-% - temperatur hos i reaktorn inmatad S03' 36-40° C - tryck vid det gasformiga reagensets inträde i reaktorn 140 mm Hg Reaktorn enligt uppfinningen hade följande kännetec- ken: - antal tuber 7 - innerdiameter på tuberna 25 mm - tubernas längd _ 6000 mm Vatten med en temperatur av 250 C användes som kyl- vätska. Temperaturen hos sulfonsyran vid utloppet ur reaktorn uppgick till 4s° c.Example 1 This example shows the operating conditions used for sulfonation according to the invention of linear dodecylbenzene of varying composition and a length of the aliphatic chain between C9 and C15. 447 378 14 - content of sulphonatable material in the raw material 98.5% - average molecular weight of the raw material 267 - flow rate of the raw material 180 kg / h - concentration SO3 in the carrier gas 5 vol% - temperature of SO3 fed into the reactor 36-40 ° C - pressure when the gaseous reagent enters the reactor 140 mm Hg The reactor according to the invention had the following characteristics: - number of tubes 7 - inner diameter of the tubes 25 mm - length of the tubes _ 6000 mm Water with a temperature of 250 C was used as coolant. The temperature of the sulfonic acid at the outlet of the reactor was 4 ° C.
Efter åldring och stabilisering erhölls följande vär- den vid analys av produktens sammansättning och egenskaper: - mängd osulfonerat material i reaktions- produkten 1,35 % - mängd fri H2SO4 under l % 25° Klett - färg i produkten Exempel 2 Detta exempel visar driftsbetingelserna som användes för sulfateringen av syntetisk laurylalkohol (C12 - C15). ~ medelmolekylvikt hos råvaran 207 - råvarans flödeshastighet 150 kg/h - koncentration S03 i bärgasen 5 vol-% - temperatur hos i reaktorn inmatad S03 380 C - inmatningstryck för det gasformiga reagenset 136 mm Hg Den utnyttjade reaktorn hade samma kännetecken som den i exempel l utnyttjade.After aging and stabilization, the following values were obtained when analyzing the composition and properties of the product: - amount of unsulfonated material in the reaction product 1.35% - amount of free H 2 SO 4 below 1% 25 ° Klett - color in the product Example 2 This example shows the operating conditions as was used for the sulfation of synthetic lauryl alcohol (C12 - C15). ~ average molecular weight of the raw material 207 - flow rate of the raw material 150 kg / h - concentration SO3 in the carrier gas 5 vol% - temperature of SO3 380 C fed into the reactor - feed pressure for the gaseous reagent 136 mm Hg The reactor used had the same characteristics as in Example 1 exploited.
Vatten med en temperatur av 200 C begagnades som kyl- vätska. Den sulfaterade produkten hade, när den kom ut ur re- aktorn, en temperatur av 39° C.Water with a temperature of 200 C was used as coolant. The sulphated product had a temperature of 39 ° C when it came out of the reactor.
Analys av den neutraliserade produkten: 4,, 447 378 15 - mängd osulfonerat'material 1,9 %_ - halt Na2SO4 0,88 % - färg 7° Klein-_ Neutraliseringen genomfördes i vattenlösning. Ovan an- givna värden på osulfonerat material och natriumsulfat hänför sig till 100 % aktiv substans.Analysis of the neutralized product: 4,447,378 - amount of osulfonated material 1.9% - content of Na2SO4 0.88% - color 7 ° Klein - The neutralization was carried out in aqueous solution. The above values for unsulfonated material and sodium sulphate refer to 100% active substance.
Exempel 3 Detta exempel belyser de driftsbetingelser som begagna- des vid sulfatering av syntetisk laurylalkohol (C12 - Cl5), etoxylerad med tre mol etylenoxid. - medelmolekylvikt 339 - råvarans flödeshastighet 130 kg/h - koncentration S03 i bärgasen 2,5 vol-% - temperatur för i reaktorn inmatad S03 360 C - inmatningstryck för det gasformiga reagenset 230 mm Hg Den utnyttjade reaktorn hade samma data som den i exem- pel 1 begagnade. Produkten hade när den lämnade reaktorn en temperatur av 400 C. Kylvattnet hade en temperatur av 300 C.Example 3 This example illustrates the operating conditions used in the sulfation of synthetic lauryl alcohol (C12 - Cl5), ethoxylated with three moles of ethylene oxide. - average molecular weight 339 - flow rate of the raw material 130 kg / h - concentration SO3 in the carrier gas 2.5 vol% - temperature for SO3 360 C fed into the reactor - feed pressure for the gaseous reagent 230 mm Hg The reactor used had the same data as in the example pile 1 used. When leaving the reactor, the product had a temperature of 400 C. The cooling water had a temperature of 300 C.
Analys av den neutraliserade produkten: - mängd osulfonerat material 1,3 % - halt Na2SO4 l,4 % ~ färg 15° Klett Neutraliseringen utfördes omedelbart efter sulfate~ ringen i vattenhaltig lösning. De ovan angivna värdena på osulfonerad produkt och natriumsulfat är hänförda till 100 % aktiv substans. _ Det bör noteras, att vid de tre exemplen ovan hölls molförhållandet mellan de två reagensen (S03 och vätskeformig råvara) vid värdet (l,03 - 1,06) : l.Analysis of the neutralized product: - amount of unsulfonated material 1.3% - content of Na2SO4 1,4% ~ color 15 ° Klett The neutralization was carried out immediately after the sulphation in aqueous solution. The above values for unsulfonated product and sodium sulfate are based on 100% active substance. It should be noted that in the three examples above, the molar ratio of the two reagents (SO 3 and liquid raw material) was kept at the value (1.03 - 1.06): 1.
Vidare bestämdes slutproduktens färg på en 5 % lösning med hjälp av en färgmätare enligt Klett-Summerson med ett nr 42 blått filter. En 40 mm cell användes. Färgen bestämdes på produkten i den form som produkten lämnade reaktorn utan att den underkastades någon blekningsprocess. 447 378 16 .Uppfinningen-är självklart inte begränsad till de ovan. redovisade exemplen, utan den är avsedd att omfatta alla mo- difierade och likvärdiga förfaranden som faller inom ramen för åtföljande patentkrav.Furthermore, the color of the final product was determined on a 5% solution using a Klett-Summerson color meter with a No. 42 blue filter. A 40 mm cell was used. The color was determined on the product in the form in which the product left the reactor without being subjected to any bleaching process. 447 378 16 .The invention-is of course not limited to those above. reported examples, but is intended to cover all modified and equivalent procedures that fall within the scope of the appended claims.
Claims (5)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT7912480A IT1166068B (en) | 1979-02-23 | 1979-02-23 | PROCESS PERFECTED FOR FILM SULPHONATION IN A MULTITUBULAR REACTOR WITH A MULTITUBULAR REACTOR SUITABLE FOR CARRYING OUT THAT PROCEDURE |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SE8001164L SE8001164L (en) | 1980-08-24 |
| SE447378B true SE447378B (en) | 1986-11-10 |
Family
ID=11140662
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SE8001164A SE447378B (en) | 1979-02-23 | 1980-02-14 | PROCEDURE FOR SULPHONATION OR SULFATING AND DEVICE FOR IMPLEMENTATION OF THE PROCEDURE |
Country Status (11)
| Country | Link |
|---|---|
| AR (1) | AR223511A1 (en) |
| BR (1) | BR8000745A (en) |
| CA (1) | CA1144561A (en) |
| CS (1) | CS215003B2 (en) |
| DE (1) | DE3006791A1 (en) |
| FR (1) | FR2449665A1 (en) |
| GB (1) | GB2043067B (en) |
| IN (1) | IN152501B (en) |
| IT (1) | IT1166068B (en) |
| SE (1) | SE447378B (en) |
| SU (1) | SU1246892A3 (en) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0725712B2 (en) * | 1990-08-30 | 1995-03-22 | 昭和電工株式会社 | Method for producing 2,3-dichloro-1-propanol |
| IT1255737B (en) * | 1992-05-19 | 1995-11-15 | MULTITUBULAR FALLING FILM REACTOR | |
| NO951178L (en) * | 1995-03-28 | 1996-09-30 | Isc Intersulphoconsultant | Reactor nozzles in a falling film reactor |
| DE102005060816B3 (en) | 2005-12-21 | 2007-03-29 | Rudolf Aigner | Sulfonation and/or sulfation of liquid organic raw materials with sulfite/air-mixture comprises splitting the mixture feed into two feed points with in reaction tubes and/or annular gap region of annular gas-falling film reactor |
| DE102008000785A1 (en) | 2008-03-20 | 2009-09-24 | Evonik Röhm Gmbh | Process for the preparation of methacrylic acid |
| WO2015106293A1 (en) | 2014-01-13 | 2015-07-16 | P2 Science, Inc. | Terpene-derived acids and esters and methods for preparing and using same |
| JP6687547B2 (en) * | 2014-06-20 | 2020-04-22 | ピー2 サイエンス,インコーポレイティド | Membrane ozonolysis in tubular or multitubular reactors |
| ITUA20162647A1 (en) * | 2016-04-15 | 2017-10-15 | Iit S R L | PROCESS AND DISTRIBUTION SYSTEM OF ORGANIC SUBSTANCE IN FALLEN FILM REACTOR, AND REACTOR SO CONSTITUTED |
| JP7028457B2 (en) | 2016-06-21 | 2022-03-02 | ピー2・サイエンス・インコーポレイテッド | Flow-through reactor for continuous quenching of peroxide mixture and method including it |
| EP3512631B1 (en) | 2016-09-16 | 2022-03-23 | P2 Science, Inc. | Uses of vanadium to oxidize aldehydes and ozonides |
| EP3866968A4 (en) | 2018-10-19 | 2022-07-27 | P2 Science, Inc. | NEW METHODS FOR DEACTIVATING OZONIDE DISMUTATION |
| IT202000032612A1 (en) * | 2020-12-29 | 2022-06-29 | Desmet Ballestra S P A | FILM REACTOR FOR GAS-LIQUID REACTIONS, IN PARTICULAR OF SULPHATION-SULFONATION |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2107968C2 (en) * | 1970-02-23 | 1982-05-19 | Costruzioni Meccaniche G. Mazzoni S.p.A., Busto Arsizio, Varese | Process for the sulfonation and sulfation of organic compounds with sulfur trioxide and device for carrying out this process |
| JPS5218682B2 (en) * | 1972-04-15 | 1977-05-24 | ||
| JPS5214725A (en) * | 1975-07-21 | 1977-02-03 | Kao Corp | Method of sulfonation and its apparatus |
-
1979
- 1979-02-23 IT IT7912480A patent/IT1166068B/en active
-
1980
- 1980-02-06 BR BR8000745A patent/BR8000745A/en not_active IP Right Cessation
- 1980-02-07 CS CS80834A patent/CS215003B2/en unknown
- 1980-02-13 GB GB8004820A patent/GB2043067B/en not_active Expired
- 1980-02-14 SE SE8001164A patent/SE447378B/en not_active IP Right Cessation
- 1980-02-15 CA CA000345813A patent/CA1144561A/en not_active Expired
- 1980-02-20 AR AR280020A patent/AR223511A1/en active
- 1980-02-20 SU SU802886103A patent/SU1246892A3/en active
- 1980-02-21 FR FR8003843A patent/FR2449665A1/en active Granted
- 1980-02-22 DE DE19803006791 patent/DE3006791A1/en active Granted
- 1980-02-22 IN IN203/CAL/80A patent/IN152501B/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| IN152501B (en) | 1984-01-28 |
| GB2043067B (en) | 1983-05-11 |
| BR8000745A (en) | 1980-10-21 |
| CA1144561A (en) | 1983-04-12 |
| IT1166068B (en) | 1987-04-29 |
| CS215003B2 (en) | 1982-06-25 |
| AR223511A1 (en) | 1981-08-31 |
| SE8001164L (en) | 1980-08-24 |
| GB2043067A (en) | 1980-10-01 |
| DE3006791A1 (en) | 1980-09-04 |
| DE3006791C2 (en) | 1989-02-23 |
| FR2449665A1 (en) | 1980-09-19 |
| IT7912480A0 (en) | 1979-02-23 |
| SU1246892A3 (en) | 1986-07-23 |
| FR2449665B1 (en) | 1983-05-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| SE447378B (en) | PROCEDURE FOR SULPHONATION OR SULFATING AND DEVICE FOR IMPLEMENTATION OF THE PROCEDURE | |
| ES2328250T3 (en) | ALCOXILATIONS IN MICROSTRUCTURED CAPILLARY REACTORS. | |
| CN103328440B (en) | Sulfonation in continuous current micro-reactor | |
| CN101321582B (en) | Method and device for the sulfonation or sulfation of sulfonatable or sulfatable organic substances and for performing faster, strongly exothermic gas/liquid reactions | |
| US3200140A (en) | Manufacture of sulphated fatty alcohols and sulphonated alkyl phenyls | |
| CN113332947B (en) | A kind of high-flow ratio rapid mixer and the annular reaction system utilizing the above-mentioned mixer | |
| JP2022504657A (en) | Equipment and methods for oxidizing organic matter | |
| CN102430261A (en) | Continuous cooling crystallizer | |
| CN206965654U (en) | One kind stirring multistage horizontal reactor | |
| CN107930555B (en) | Multistage horizontal stirred airlift reactor for preparing ethylbenzene hydroperoxide and its application | |
| CN103228349B (en) | For having the method and apparatus of the continuous high temperature short time alkoxylate (ethoxylation, propoxylation) of the chemical substance of active hydrogen atom | |
| CN103922898B (en) | A kind of Resorcinol continuous crystallisation technique | |
| US3535339A (en) | Process and apparatus for the continuous reaction of organic compounds with undiluted sulfur trioxide | |
| CN114307892A (en) | Multistage collision mixing micro-reactor and application | |
| US10017467B2 (en) | Alkylbenzene hydroperoxide production using dispersed bubbles of oxygen containing gas | |
| US4102911A (en) | Sulfonating or sulfating method | |
| CN113045370B (en) | Sulfonation method | |
| CN112354508A (en) | Continuous synthesis device and process of 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid | |
| US3246026A (en) | Manufacturing of sulphated and sulphonated prouducts | |
| CN102197020B (en) | Process for producing sulfuric acid ester salt | |
| US4086256A (en) | Process for sulfonation | |
| CN104418922B (en) | Use the reaction of guanosine device of one-step method continuous synthesis alkyl polyglucoside | |
| JP2995403B2 (en) | Sulfur oxide production equipment | |
| CN223915316U (en) | Graphite sulfuric acid dilutes cooling device | |
| CN119219905B (en) | Bisphenol A type high molecular weight polycarbonate polyether polyol and production process thereof |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| NUG | Patent has lapsed |
Ref document number: 8001164-6 Effective date: 19880125 Format of ref document f/p: F |