SU1593696A1

SU1593696A1 - Tube reactor

Info

Publication number: SU1593696A1
Application number: SU823477769A
Authority: SU
Inventors: Виталий Федорович Попов; Наталья Владимировна Виноградова
Original assignee: Предприятие П/Я В-8611
Priority date: 1982-07-23
Filing date: 1982-07-23
Publication date: 1990-09-23

Abstract

Цель изобретени - повышение эффективности работы и снижени экономических затрат. Реактор содержит замеевик, кажда секци которого выполнена из двух вертикальных труб, соединенных поворотными коленами, и включает входной, центральный и выходной участки, диспергаторы и патрубки ввода и вывода компонентов и продуктов реакции. Соотношение проходных сечений входных, центральных и выходных участков труб составл ет соответственно 1:(3-20):(100-1000). Диспергаторы выполнены в виде установленных по оси труб стержней, образующих с внутренней поверхностью труб кольцевой зазор. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.The purpose of the invention is to increase work efficiency and reduce economic costs. The reactor contains a meter, each section of which is made of two vertical pipes connected by rotating elbows, and includes inlet, central and outlet sections, dispersants and nozzles of input and output of components and reaction products. The ratio of the flow sections of the inlet, central and outlet sections of the pipes is respectively 1: (3-20): (100-1000). Dispersants are made in the form of rods installed along the axis of the tubes, forming an annular gap with the inner surface of the tubes. 2 hp f-ly, 2 ill.

Description

ни экономических затрат, диспергаторы расположены во входных участках секций, диаметр трубы выходного участка каждой секции больше диаметра входного участка и меньше диаметра центрального участка, при этом выходной конец входного участка соединен с входом центрального участка посредством диффузора, а выход центрального участка св зан посредством конфузора с поворотным коленом.no economic costs, dispersants are located in the inlet sections of the sections, the pipe diameter of the outlet section of each section is larger than the diameter of the inlet section and less than the diameter of the central section, while the output end of the input section is connected to the inlet of the central section by a diffuser, and the output of the central section is connected by a confuser with swivel knee.

2.Реактор по п. 1,отличающийс тем, что соотношение проходных сечений входных, центральных цл выходных участков труб составл ет соответственно 1:{3- 20):(100-1000).2. A reactor according to claim 1, characterized in that the ratio of the flow areas of the inlet, central pl of the outlet sections of the pipes is 1: {3-20): (100-1000).

3.Реактор по п. 1,отличающийс тем, что диспергаторы выполнены в виде установленных по оси труб стержней, образующих с внутренней поверхностью труб кольцевой зазор.3. Reactor according to claim 1, characterized in that the dispersants are made in the form of rods installed along the axis of the tubes, which form an annular gap with the inner surface of the tubes.

Изобретение относитс к химическому машиностроению, предназначено дл осуществлени химических реакций в жидко- фазных дисперсных системах и может быть использовано, например, в производствах нитроанилиновГ2,4-динитроанилина,2-нит- роанилина, 4-нитроанилина и др.)Известен трубчатый реактор, выполненный в виде концентрически расположенных змеевиков, котррые размещены в цилиндрической емкости 1.The invention relates to chemical engineering, is intended to carry out chemical reactions in liquid-phase disperse systems and can be used, for example, in the production of nitroanilines G2,4-dinitroaniline, 2-nitroaniline, 4-nitroaniline, etc.) The tubular reactor made in the form of concentrically located coils, which are located in a cylindrical tank 1.

Недостатком данного реактора вл етс низка эффективность процесса и громоздкость аппаратуры.The disadvantage of this reactor is the low efficiency of the process and the bulkiness of the apparatus.

Наиболее близким к изобретению вл етс реактор дл окислени нефт ных остатков , выполненный в виде трубчатого змеевика, составленного из пр мых труб и поворотных колен 2. Дл повышени эф- фeктивнocJи работы на системах жидкость- газ внутри труб установлены кольца и серповидные полукольца.The closest to the invention is an oil residue oxidation reactor, made in the form of a tubular coil composed of straight tubes and swivel knees 2. Rings and sickle semi rings are installed on the liquid-gas systems inside the tubes to enhance the efficiency of the liquid-gas systems.

Недостаток данного реактора заклнэча- етс в его низкой эффективности, котора св зана с. выполнением реактора из труб посто нного проходного сечени . Медленно протекающие жидкофазные химические реакции (несколько минут) требуют одновременного выполнени двух взаимоисключающих условий: создани реакционного объема, в котором должна полностью завершатьс реакци , и обеспечени такой скорости движени дисперсной системы (эмульсии) в этом объеме, при которой предотвращаетс ее расслоение. При большом проходном сечении труб (скорость потока 0.05-0,5 м/с) дисперсные системы расслаиваютс , поверхность контакта фаз резко уменьшаетс , поэтому эффективность процесса также снижаетс . При малом проходном сечении т|р)уб (скорость потока 5-10 м/с) обеспечиваютс наиболее благопри тные услови дл получени высокодисперсных систем, а следовательно, и дл высокой эффективности протекани процессов тепломассообмена и химических превращений. Однако обща длина такого реактора может остигать нескольких тыс ч метров, что оказываетс нецелесообразным как конструтивно , так и экономически. Применение же трубчатого реактора, выполненного ви- де концентрических змеевиков, дл работы на больших скорост х потоков невозможно из-за возникновени центробежной силы,The disadvantage of this reactor is in its low efficiency, which is associated with. making the reactor from pipes of constant flow area. Slowly flowing liquid-phase chemical reactions (several minutes) require the simultaneous fulfillment of two mutually exclusive conditions: creating a reaction volume in which the reaction must complete, and ensuring such a speed of movement of the disperse system (emulsion) in this volume at which its separation is prevented. With a large tube cross section (flow rate of 0.05-0.5 m / s), the dispersion systems are stratified, the surface of the contact of the phases decreases sharply, therefore the efficiency of the process also decreases. With a small flow cross section of t | p) ub (flow rate of 5–10 m / s), the most favorable conditions are provided for obtaining highly dispersed systems, and, consequently, for high efficiency of heat and mass transfer processes and chemical transformations. However, the total length of such a reactor can reach several thousand meters, which is impractical both constructively and economically. The use of a tubular reactor, made in the form of concentric coils, for operation at high flow rates is impossible due to the occurrence of centrifugal force,

способствующей по влению обратного эффекта - расслоени эмульсии.contributing to the effect of the opposite effect - separation of the emulsion.

Цель изобретени - повышение эффективности работы и снижение экономических затрат,The purpose of the invention is to increase work efficiency and reduce economic costs,

Поставленна цель дотигаетс тем. что в трубчатом реакторе, содержащем змеевик , кажда секци которого выполнена из двух вертикальных труб, соединенных поворотными коленами, включает входной, центральный и выходной участки, диспергаторы и патрубки ввода и вывода компонентой и продуктов реакции, диспергаторы расположены во входных участках секции, диаметр трубы выходного участкаThe goal is achieved by that. that in a tubular reactor containing a coil, each section of which is made up of two vertical pipes connected by rotating elbows, includes inlet, central and outlet sections, dispersants and inlets and outlets of the component and reaction products, dispersants are located in the inlet sections of the section, outlet pipe diameter plot

каждой секции больше диаметра входного участка и меньше диаметра центрального участка, при этом выходной конец входного участка соединен с входом центрального участка посредством диффузора, а выходeach section is larger than the diameter of the entrance section and less than the diameter of the central section, while the output end of the input section is connected to the entrance of the central section by means of a diffuser, and the output

центрального участка св зан посредством конфузора с поворотным коленом, а также тем, что соотношение проходных сечений входных центральных и выходных участков труб составл ет соответственно 1:(320 ):(100-1000), а диспергаторы выполнены в виде установленных по оси труб стержней, образующих с внутренней поверхностью труб кольцевой зазор,the central section is connected by means of a confuser with a rotary bend, as well as by the fact that the ratio of the flow sections of the input central and output pipe sections is respectively 1: (320): (100-1000), and the dispersants are made in the form of rods installed along the pipe axis, forming an annular gap with the inner surface of the pipes,

На фиг. 1 изображен трубчатый реактор, разрез; на фиг. 2 - труба-диспергатор; на фиг. 3 - трубчатЫй реактор, смонтированный в цилиндрической емкости; на фиг. 4 - разрез А-А на фиг. 3: на фиг. 5 - разрез Б-БFIG. 1 shows a tubular reactor, a slit; in fig. 2 - pipe dispersant; in fig. 3 - tubular reactor mounted in a cylindrical tank; in fig. 4 shows section A-A in FIG. 3: in FIG. 5 - section BB

на фиг. 3.in fig. 3

Реактор включает входные участки труб- диспергаторы 1 и 2, центральные участки труб 3; выполн ющие функции реакционных колонн, и выходные участки труб - гидроэлеваторы 4. Трубы соединены между собой посредством диффузоров 5, конфузо- ров б и поворотных колен 7. На входе в реактор к диспергатору 1 присоединена ци- линдроконическа насадка 8. в которую вмонтирован изогнутый под ЭО патрубок 9. Основные элементы реактора оснащены теплообменными рубашками 10-t2, которые имеют патрубки 13 и 14 дл подвода и отвода теплоносител или хладоагента, а также температурные компенсаторы 15 и 16. Проходное сечение диспергаторов (фиг. 2) в форме кольца образуетс путем монтажа по оси трубы 1 цилиндрического стержн 17. центровка которого осуществл етс направл ющими лепестками 18. The reactor includes inlet sections of pipes - dispersants 1 and 2, central sections of pipes 3; performing the functions of reaction columns, and the outlet sections of the pipes are hydraulic elevators 4. The pipes are interconnected by means of diffusers 5, confusors b and rotary elbows 7. At the entrance to the reactor, a disperser 1 is attached with a cylindrical nozzle 8. in which a curved EO pipe 9. The main elements of the reactor are equipped with heat exchange jackets 10-t2, which have pipes 13 and 14 for the supply and removal of coolant or coolant, as well as temperature compensators 15 and 16. The flow section of the dispersants (Fig. 2) in the form of a ring and is formed by mounting on the tube axis 1 of the cylindrical rod 17. The centering is accomplished guide 18 petals.

Вариант трубчатого реактора, размещенного в цилиндрической емкости (фиг. 3), предусматривает монтаж реакционных. ко ло нн и гидроэлеваторов а распределительной решетке 19, котора устанавливаетс на корпусе 20 цилиндрической емкости. Верхн часть реактора закрываетс , 21, через патрубки 22 и 23 которой проход т труба-диспергатор 1 и конечна труба-гид- роэлеватор 4. Корпус 20 снабжен натруб- ками 24 и 25 дл подвода и отвода теплоносител или хладоагента.A variant of the tubular reactor, placed in a cylindrical tank (Fig. 3), provides for the installation of the reaction. and hydraulic elevators on the distribution grid 19, which is mounted on the housing 20 of the cylindrical tank. The upper part of the reactor is closed, 21, through pipes 22 and 23 of which the disperser pipe 1 and the final pipe-hydraulic elevator 4 pass. The body 20 is equipped with sub-pipes 24 and 25 for supplying and discharging coolant or coolant.

Работа трубчатого реактора на гфимере непрерывного производства 2.4-динитроа- нилина осуществл етс следующим обра- зом.The operation of the tubular reactor on the continuous production of 2.4-dinitroaniline is carried out as follows.

. В спутный поток 5%-ной аммиачной ВОДЬ , непрерывно поступающей в цилиндро- коническую насадку 8 под давлением 25- 30 ати с температурой около 180°С. через патрубок 9 при таких же температуре и давлении подаетс плав 2,4-динитрохлорбен- зола. В диспергаторе 1 скорость потока достигает 5-10 м/с, благодар чему 2,4-динитрохлорбензол диспергируетс в аммиачной воде, образу эмульсию. С помощью диффузора 5 скорость потока эмульсии снижаетс до 0,01-0,05 м/с. Эмульси поступает в верхнюю чаЬть реакциоиной ко- лонны 3, где, в основном, осуществл етс . In the cocurrent flow of 5% ammonia WATER, continuously flowing into the cylinder-conical nozzle 8 under the pressure of 25-30 MPa with a temperature of about 180 ° C. melt 2,4-dinitrochlorobenzene is fed through pipe 9 at the same temperature and pressure. In the dispersant 1, the flow rate reaches 5-10 m / s, so that 2,4-dinitrochlorobenzene is dispersed in ammonia water, forming an emulsion. Using the diffuser 5, the flow rate of the emulsion is reduced to 0.01-0.05 m / s. The emulsion enters the upper part of the reaction column 3, where, mainly,

реакци аммонолиза 2.4-динитрохлорбензола . Врем расслоени эмульсии определ ет врем контакта фаз. Не вступившие в реакцию капли 2,4-динитрохлорбензола ко- алесцируют в нижней части реакционной колонны 3 и попадают в конфузор 6, в котором скорость потока снова увеличиваетс до 0,5-1,5 м/с. обеспечива транспортировку крупных капель через поворотные колена 7 трубой-гидроэлеватором 4 Б трубу-диспер- гатор 2, в котором осуществл етс вторичное дробление капель 2,4-динитрохлорбензола в потоке аммиачной воды и образовавшихс продуктов реакции. Вновь образованна эмульси поступает во вторую реакционную колонну 3 и т.ц. до полного превращени 2,4- динитрохлорбензола в 2,4-динитроанилин. На выходе из реактора продукты реакции через дросселирующее устройство (не показано ) поступают на выделение, известным способом. Рубашки позвол ют автономно поддерживать и измен ть температуру в каждом элементе трубчатого реактора с учетом выдел ющегос тепла реакции.ammonolysis reaction of 2.4-dinitrochlorobenzene. The emulsion separation time determines the contact time of the phases. Unreacted 2,4-dinitrochlorobenzene droplets co-collect in the lower part of the reaction column 3 and enter the confuser 6, in which the flow velocity again increases to 0.5-1.5 m / s. providing transportation of large drops through rotary bends 7 with a hydraulic elevator pipe 4 B to a dispersing pipe 2, in which the secondary crushing of 2,4-dinitrochlorobenzene droplets in the ammonia water stream and the resulting reaction products is carried out. The newly formed emulsion enters the second reaction column 3 and so on. until complete conversion of 2,4-dinitrochlorobenzene to 2,4-dinitroaniline. At the outlet of the reactor, the reaction products through a throttling device (not shown) are fed to the selection, in a known manner. Shirts allow you to autonomously maintain and vary the temperature in each element of the tubular reactor, taking into account the heat of reaction generated.

Работа трубчатого реактора может осуществл тьс и на таких жидкофазных системах , когда плотность дисперсной фазы меньше плотности сплошной фазы (при расслоении эмульсии капли дисперсной фазы всплывают). Дл таких систем трубы-диспергаторы 1 и 2, насадка 8 с патрубком 9, а также диффузоры 5 присоедин ютс к нижнему концу колонн 3. а конфузоры 7 - к верхнему концу. При небольшой теплоте ре- акци1 целесообразно использовать трубчатый реактор, показанный на фиг. 3.The operation of the tubular reactor can also be carried out on such liquid-phase systems when the density of the dispersed phase is less than the density of the continuous phase (as the emulsion splits off, drops of the dispersed phase emerge). For such systems, dispersant pipes 1 and 2, nozzle 8 with pipe 9, as well as diffusers 5 are connected to the lower end of columns 3. And confusors 7 to the upper end. With a small heat of reaction, it is advisable to use the tubular reactor shown in FIG. 3

. Использование предлагаемого изобретени позволит перевести периодические производства нитроанилинов на непрерывный способ в отличие от периодического способа в автоклавах высокого давлени . При этом мощность производства увеличиваетс в два раза, снижаютс экономические затраты, увеличиваетс производительность труда в 2 раза с обеспечением полной автоматизации производства, снижаютс капитальные и эксплуатационные затраты, а также повышаетс культура производства и улучшаютс услови труда.. The use of the present invention will make it possible to transfer the periodic production of nitroanilines to a continuous process as opposed to a periodic process in high-pressure autoclaves. At the same time, production capacity is doubled, economic costs are reduced, labor productivity is increased by 2 times to ensure full automation of production, capital and operating costs are reduced, and the production culture is improved and working conditions are improved.

Фаг.гPhage.g

Фиг.ЗFig.Z

19nineteen

Claims

(54X57) 1. A TUBULAR REACTOR containing a coil, each section of which is made of two vertical pipes connected by rotary elbows, and includes inlet, center, and outlet sections, dispersants, and nozzles for input and output of components and reaction products, characterized in that. in order to increase work efficiency and reduce

SU <.n 1593696 A1 of economic costs, dispersants are located in the inlet sections of the sections, the diameter of the pipe of the outlet section of each section is larger than the diameter of the inlet section and smaller than the diameter of the central section, while the outlet end of the inlet section is connected to the inlet of the central section by a diffuser, and the output of the central the site is connected by means of a confuser to a knee.

2. The reactor according to claim 1, characterized in that the ratio of the flow sections of the inlet, central and outlet pipe sections is 1: (320) :( 100-1000), respectively.

3. The reactor according to claim 1, characterized in that the dispersants are made in the form of rods mounted along the axis of the pipes, forming an annular gap with the inner surface of the pipes.