(19) PL (11) (13) B1 (12) OPIS PATENTOWY PL B1 FIG BUP 20/ WUP 11/01 RZECZPOSPOLITA POLSKA

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (12) OPIS PATENTOWY (21) Numer zgłoszenia: (22) Data zgłoszenia: (19) PL (11) (13) B1 (51) IntCl7 B01J 10/00 C07B 33/00 (54) Reaktor do utleniania związków organicznych w fazie ciekłej gazami zawierającymi tlen (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 20/97 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 11/01 (73) Uprawniony z patentu: Zakłady Azotowe w Tarnowie-Mościcach Spółka Akcyjna, Tarnów, PL (72) Twórcy wynalazku: Jan Rędzi, Tarnów, PL Andrzej Krzysztoforski, Tarnów, PL Antoni J. Gucwa, Tarnów, PL Jan Maczuga, Tarnów, PL Jan Sacha, Tarnów, PL Aleksander Mleczko, Tarnów, PL Stanisław Rygiel, Tarnów, PL Jan Wais, Tarnów, PL Stanisław Oczkowicz, Tarnów, PL Marian Paciorek, Tarnów, PL PL B1 (57) 1. Reaktor do utleniania w fazie ciekłej gazami zawierającymi tlen, stanowiący wielokomorowy, poziomy walczak, w którym poszczególne komory oddzielone są parami niepełnych przegród dolnej i górnej, posiadających odpowiednio wolne przeloty nad górną częścią dolnej przegrody i pod dolną częścią górnej przegrody, zaś komory wyposażone są w wieloramienny rurowy system dystrybucyjny, składający się przynajmniej z dwu ramion o krzywiźnie zbliżonej do krzywizny dna walczaka, umieszczonych w pobliżu jego dna, owierconych otworami wypływu gazów zawierających tlen, znamienny tym, że ramię (4) systemu dystrybucyjnego gazu znajdujące się najbliżej dolnej części przegrody górnej, owiercane jest tak, że otwory skierowane są ku górze pod kątem od 2 do 90 stopni, korzystnie pod kątem od 5 do 30 stopni, utworzonym pomiędzy linią przechodzącą przez środek otworu i linią poziomą przechodzącą przez środek przekroju poprzecznego tego ramienia. FIG. 1

2 Reaktor do utleniania związków organicznych w fazie ciekłej gazami zawierającymi tlen Zastrzeżenia patentowe 1. Reaktor do utleniania w fazie ciekłej gazami zawierającymi tlen, stanowiący wielokomorowy, poziomy walczak, w którym poszczególne komory oddzielone są parami niepełnych przegród dolnej i górnej, posiadających odpowiednio wolne przeloty nad górną częścią dolnej przegrody i pod dolną częścią górnej przegrody, zaś komory wyposażone są w wieloramienny rurowy system dystrybucyjny, składający się przynajmniej z dwu ramion o krzywiźnie zbliżonej do krzywizny dna walczaka, umieszczonych w pobliżu jego dna, o wierconych otworami wypływu gazów zawierających tlen, znamienny tym, że ramię (4) systemu dystrybucyjnego gazu znajdujące się najbliżej dolnej części przegrody górnej, owiercane jest tak, że otwory skierowane są ku górze pod kątem od 2 do 90 stopni, korzystnie pod kątem od 5 do 30 stopni, utworzonym pomiędzy linią przechodzącą przez środek otworu i linią poziomą przechodzącą przez środek przekroju poprzecznego tego ramienia. 2. Reaktor według zastrz. 1, znamienny tym, że posiada pionową wkładkę (3) stanowiącą odcinek koła, nie przylegającą do ścian bocznych walczaka umieszczoną w sposób trwały, pomiędzy dolną częścią górnej przegrody (2) i najbliżej niej znajdującym się ramieniem (4) systemu dystrybucyjnego gazu, przy czym odległość wkładki (3) od dolnej części górnej przegrody (2) wynosi od 0,2 do 0,8 odległości pomiędzy dolną częścią górnej przegrody (2) i najbliżej niej znajdującym się ramieniem (4) systemu dystrybucyjnego gazu. 3. Reaktor według zastrz. 1, znamienny tym, że posiada zmodyfikowaną, wydłużoną górną przegrodę międzysekcyjną (2'), w taki sposób, że jej dolna krawędź umieszczona jest nie wyżej niż środek przekroju poprzecznego ramienia (4) systemu dystrybucyjnego gazu. * * * Przedmiotem wynalazku jest stanowiący poziomy walczak wielokomorowy reaktor do utleniania związków organicznych w fazie ciekłej gazami zawierającymi tlen. Procesy utleniania związków organicznych tlenem lub gazami zawierającymi tlen, prowadzone są w rozwiązaniach przemysłowych, najczęściej w warunkach podwyższonego ciśnienia i temperatury w fazie ciekłej w reaktorach typu barbotażowego. Znane reaktory tego typu stanowią poziome walczaki podzielone wewnątrz na komory, z których każda może być wyposażona w indywidualny rurowy system dystrybucyjny czynnika gazowego. System dystrybucyjny składa się z nawierconych ramion, przy czym zazwyczaj otwory wypływu czynnika gazowego nawiercone są w taki sposób, że wypływający gaz zawierający tlen skierowany jest na dno i dolną część walczaka. Znany z opisu patentowego nr rektor do utleniania węglowodorów w fazie ciekłej za pomocą gazów zawierających tlen, jest poziomym walczakiem, podzielonym wewnątrz na szereg komór. Reaktor ten posiada rurowy system dystrybucyjny czynnika gazowego w kształcie poprzecznych ramion o krzywiźnie zbliżonej do krzywizny dna reaktora. Rurowe ramiona systemu dystrybucyjnego umieszczone są w pobliżu dna reaktora, owiercone są otworami wypływu czynnika gazowego w taki sposób, że wszystkie otwory mieszczą się w dolnej połówce ścianki ramienia. W tym reaktorze, pomimo utrzymywania się względnie intensywnego przepływu strumienia czynnika gazowego, występuje odkładanie się osadów w tych miejscach reaktora, w których elementy dzielące reaktor na komory, stykają się ze ściankami reaktora. Zjawiska tworzenia się osadu i występowania mieszania powodują w tym reaktorze zakłócenia w przepływie mieszaniny utlenianej i są przyczyną zachodzenia wtórnych reakcji obniżających selektywność procesu utleniania związków organicznych.

3 Znany z polskich opisów patentowych nr i nr reaktor do selektywnego utleniania związków organicznych w fazie ciekłej gazami zawierającymi tlen, składa się z usytuowanej poziomo cylindrycznej obudowy, podzielonej wewnątrz na szereg komór parami blisko siebie położonych pionowych przegród. Każda przegroda dolną, połączona szczelnie z dnem i bokami obudowy, zaopatrzona jest w równoległą w zasadzie do niej i połączoną z nią przegrodą dodatkową. Zadaniem tej przegrody jest zapobieganie wstecznemu mieszaniu roztworu utlenianego między komorami reaktora. Jednak rozwiązanie to nie zapobiega tworzeniu się cząsteczek osadu, który jest produktem reakcji ubocznych. Osad gromadzi się w miejscach połączenia przegrody dodatkowej z obudową reaktora i w miejscach łączenia arkuszy blach obudowy reaktora. Znany jest także z polskiego opisu patentowego nr reaktor do utleniania związków organicznych w fazie ciekłej, posiadający w cylindrycznej, poziomo usytuowanej obudowie pary pionowych przegród, złożone z przegrody dolnej i przegrody górnej, dzielące obudowę poprzecznie na kilka komór. W tym reaktorze dolna przegroda, połączona szczelnie z dnem i bokami obudowy jest zaopatrzona w równoległą w zasadzie do niej i połączoną z nią przegrodą dodatkową w taki sposób, że między przegrodą dodatkową a bokami obudowy znajduje się szczelina o szerokości od 1 do 400 mm. Jednak i w tym reaktorze nie zapobiega się zawirowaniu cieczy utlenionej przez przegrodę wstecz reaktora i pomimo ruchu cieczy, nie następuje znaczący spadek ilości odkładającego się w reaktorze niepożądanego osadu. W pracach nad modyfikacjami sposobów owiercania rurowych ramion systemu dystrybucyjnego czynnika gazowego nieoczekiwanie okazało się, że jest możliwe prawie całkowite wyeliminowanie wstecznego mieszania w wielokomorowym reaktorze, w którym poszczególne komory oddzielone są parami niepełnych przegród dolnej i górnej oraz, w którym komory wyposażone są w wieloramienny system dystrybucyjny, jeśli ramię systemu dystrybucyjnego znajdujące się najbliżej dolnej części górnej przegrody zostanie owiercone od góry z zachowaniem odpowiedniego kąta utworzonego pomiędzy linią przechodzącą przez środek otworu i linią poziomą przechodzącą przez środek przekroju poprzecznego tego ramienia. Okazało się przy tym korzystnym, jeśli reaktor posiada pionową wkładkę stanowiącą odcinek koła, nieprzylegającą do ścian bocznych i dna walczaka, umieszczoną w sposób trwały, pomiędzy dolną częścią górnej przegrody i najbliżej niej znajdującym się ramieniem systemu dystrybucyjnego. Ponadto okazało się, że zminimalizowana ilość tworzącego się w reaktorze osadu, jeśli reaktor posiada dolną krawędź przegrody górnej umieszczoną nie wyżej niż środek przekroju poprzecznego ramienia systemu dystrybucyjnego. Zgodnie z wynalazkiem reaktor do utleniania związków organicznych w fazie ciekłej gazami zawierającymi tlen, stanowią wielokomorowy, poziomy walczak, w którym poszczególne komory oddzielone są parami niepełnych przegród dolnej i górnej, posiadających odpowiednio wolne przeloty nad górną częścią dolnej przegrody i pod dolną częścią górnej przegrody, zaś komory wyposażone są w wieloramienny rurowy system dystrybucyjny, składający się przynajmniej z dwu ramion o krzywiźnie zbliżonej do krzywizny dna walczaka, umieszczonych w pobliżu jego dna, owierconych otworami wypływu gazów zawierających tlen, posiada ramię systemu dystrybucyjnego znajdujące się najbliżej dolnej części przegrody górnej, owiercane tak, że otwory skierowane są ku górze pod kątem od 2 do 90 stopni, korzystnie pod kątem od 5 do 30 stopni, utworzonym pomiędzy linią przechodzącą przez środek otworu i linią poziomą przechodzącą przez środek przekroju poprzecznego tego ramienia. Korzystnie reaktor ten posiada pionową wkładkę stanowiącą odcinek koła, nie przylegającą do ścian bocznych walczaka, umieszczoną w sposób trwały, pomiędzy dolną częścią górnej przegrody i najbliżej niej znajdującym się ramieniem systemu dystrybucyjnego gazu, przy czym odległość wkładki od dolnej części górnej przegrody wynosi od 0,2 do 0,8 odległości pomiędzy dolną częścią górnej przegrody i najbliżej niej znajdującym się ramieniem systemu dystrybucyjnego gazu.

4 Innym, korzystnym rozwiązaniem reaktora jest jego postać z zmodyfikowaną, wydłużoną górną przegrodę międzysekcyjną, w taki sposób, że jej dolna krawędź umieszczona jest nie wyżej niż środek przekroju poprzecznego ramienia systemu dystrybucyjnego gazu. Przedmiot wynalazku w przykładach wykonania jest przedstawiony na rysunku, na którym fig. 1 pokazuje przekrój osiowy reaktora z pionową wkładką, fig. 2 przedstawia położenie otworów wypływu gazu względem wkładki, fig. 3 ilustruje przekrój osiowy reaktora z zmodyfikowaną przegrodą górną, a fig. 4 obrazuje położenie otworów wypływu gazu względem zmodyfikowanej przegrody górnej. Reaktor według wynalazku stanowi wielokomorowy, poziomy walczak, w którym poszczególne komory oddzielone są parami niepełnych przegród dolnej 1 i górnej 2, posiadających odpowiednio wolne przeloty nad górną częścią dolnej przegrody 1 i pod dolną częścią górnej przegrody 2, zaś komory wyposażone są w wieloramienny rurowy system dystrybucyjny gazu, składający się przynajmniej z dwu ramion 4 o krzywiźnie zbliżonej do krzywizny dna walczaka, umieszczonych w pobliżu jego dna, owierconych otworami wypływu gazów zawierających tlen 5. Ramię systemu dystrybucyjnego 4 znajdujące się najbliżej dolnej części przegrody górnej 2, owiercane jest tak, że otwory skierowane są ku górze pod kątem 15 stopni, utworzonym pomiędzy linią przechodzącą przez środek otworu i linią poziomą przechodzącą przez środek przekroju poprzecznego tego ramienia. Reaktor ten posiada pionową wkładkę 3 stanowiącą odcinek koła, nie przylegającą do ścian bocznych walczaka, umieszczoną w sposób trwały, pomiędzy dolną częścią górnej przegrody 2 reaktora i najbliżej niej znajdującym się ramieniem 4 systemu dystrybucyjnego gazu, przy czym odległość wkładki 3 od dolnej części górnej przegrody 2 wynosi 0,4 odległości pomiędzy dolną częścią górnej przegrody 2 i najbliżej niej znajdującym się ramieniem 4 systemu dystrybucyjnego gazu. Korzystnym rozwiązaniem reaktora jest jego wersja z zmodyfikowaną, wydłużoną, przegrodą górną 2', która zastępuje wkładkę 3. W reaktorze tym górna przegroda między sekcyjna 2' jest wydłużona poniżej środka przekroju poprzecznego ramienia 4 systemu dystrybucyjnego gazu, a jej odległość od dolnej przegrody 1 wynosi 0,2 m, a od najbliżej niej znajdującego się ramienia 4 systemu dystrybucyjnego gazu 0,6 odległości pomiędzy dolną przegrodą 1 i górną przegrodą 2'. Dolna krawędź górnej przegrody 2' jest skorelowana z krzywizną walczaka reaktora i jej odległość od dna walczaka wynosi 0,2 m. Taka konstrukcja reaktora pozwala uniknąć wstecznego mieszania cieczy reakcyjnej, a także uzyskać dobrą selektywność reakcji, oraz zachować bezpieczne warunki prowadzenia procesu utleniania węglowodorów.

5 FIG. 3 FIG. 4

6 FIG. 1 FIG. 2 Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz. Cena 2,00 zł.