Фталевый ангидрид - Гуревич Д.А.
Скачать (прямая ссылка):
Продукты реакции ? конденсатор
Один из конверторов с псевдоожиженным слоем катализатора, применяемый для окисления нафталина во фталевый ангидрид 16Э, изображен на рис. 20. Конвертор представляет собой колонну, внутри которой имеется газораспределительная решетка 4. Над решеткой находится реакционная зона 3, заполненная катализатором в псевдоожиженном состоянии, а выше — зона сепарации 2, где паро-газовая смесь продуктов контактирования частично освобождается от катализаторной пыли. Более тщательное отделение пыли происходит в верхней части конвертора, где расположены фильтры / из стеклянной ткани. Фильтры разделены на несколько секций, периодически продуваемых обратным током воздуха. Воздух, необходимый для окисления нафталина, подается под решетку 4. Расплавленный нафталин поступает непосредственно в зону катализатора. Тепло реакции отводится в парогенераторе 6, через который циркулирует катализатор, поступающий из реакционной зоны. Для обеспечения циркуляции катализатора в парогенератор снизу подается воздух.
На рис. 21 представлен конвертор другой системы, также применяемый для окисления нафталина во фталевый ангидрид в псевдоожиженном слое катализатора. Воздух поступает, в нижний конус конвертора, где его тем-W воздух пература измеряется термопарой /. Псевдо-xy^J^ ожиженный слой катализатора находится над
газораспределительной решеткой 5. Расплав нафталина вводится в слой катализатора. В зоне катализатора помещен теплообменник З, в змеевик которого подается вода. Температура в слое катализатора измеряется термопарой 7, связанной через регулятор с клапаном 6, автоматически регулирующим подачу воды в теплообменник. Дублирующий замер температуры в слое катализатора производится термопарой 4, подключенной к потенциометру со звуковой сигнализацией. В верхней части конвертора смонтирован воздушный теплообменник 2 для охлаждения контактных газов воздухом, поступающим на контактирование. Над теплообменником 2 расположен секционный фильтр 8 из пористой керамики, секции которого периодически продуваются сжатым воздухом, поступающим через непрерывно работающий многоходовой кран 9. Температура в различных точках конвертора измеряется термопарами /. Показания всех приборов непрерывно и автоматически записываются.
Рис. 20. Конвертор с псевдоожиженным слоем катализатора:
I— фильтры; 2—зона сепарации; 3 — реакционная зона; 4— газораспределительная решетка; 5— труба, по которой циркулирует катализат >р; 6 — парогенератор.
Выше отмечалось, что в псевдоожиженном слое в результате продольного перемешивания усредняются концентрации реагентов в паровой фазе. В результате этого концентрация исходного углеводорода резко уменьшается уже на входе в конвертор, что приводит к снижению движущей силы процесса. Продольного перемешивания можно избежать путем секционирования псевдоожиженного слоя, позволяющего в мальную концентрацию исходного вещества и оптимальную температуру. Постепенное (по ступеням) снижение концентрации исходного вещества в соответствии с кинетическими закономерностями процесса может обеспечить повышение Селективности и производительности катализатора. Чем больше число секций в реакторе, тем более он приближается к аппаратам идеального вытеснения. Однако создание большого числа секций, целесообразное с точки зрения кинетики, может чрезмерно усложнить конструкцию, а также затруднить контроль и регулирование работы конвертора. По аналогии с существующими системами непрерывно действующих каскадов реакторов для жид-кофазных процессов все преимущества секционных аппаратов -могут быть достигнуты, по-видимому, при создании двух, максимум четырех секций.
Принцип секционирования конвертора с псевдоожиженным слоем катализатора показан на рис. 22. В конверторе имеется несколько зон, разделенных газораспределительными решетками /, которьїе соединены переточными трубами 2. Уровень слоя катализатора на каждой решетке определяется высотой расположения верхнего конца.переточной трубы. В каждой секции конвертора можно поддерживать оптимальный температурный режим. Изменяя диаметр секций по высоте конвертора, можно в разных секциях создавать различные гидродинамические условия.
Секционирование зоны псевдоожиженного слоя предлагается 172 осуществлять еще и в связи с имеющимися наблюдениями, что наибольший выход фталевого ангидрида может быть достигнут
каждой секции поддерживать опти-
воздух
Рис. 21. Конвертор с псевдоожиженным слоем катализатора н схема автоматического регулирования его работы:
7, 4, 7 —термопары; 2, 3— теплообменники; 6— газораспределительная решетка; 6— клапаи, регулирующий расход" воды; в — секционный фильтр; 9 — многоходовой кран.
5 Зак. 1084
66
при определенном оптимальном соотношении высших и низших * окислов ванадия (V2O5: V2O4) в катализаторе.
При окислении нафталина в псевдоожиженном слое ванадий-калий-сульфатн.ого катализатора наблюдалось, что содержание низших окислов (в пересчете на V2O4) повысилось с 10,2 до 68,5°/о за 1 ч, через 7 ч оно достигло 85%, а через 31 ч — 89%. При этом заметно снизился выход фталевого ангидрида, который через 4,5 ч после начала контактирования был равен 1,02 кг на 1 кг нафталина, а через 30 ч составлял 0,92 кг/кг. Одновременно возрос выход 1, 4-нафтохинона, который через 4,5 ч был равен 0,019 кг на 1 кг нафталина, а через 30 ч составлял 0,063 кг/кг. Эти опыты были повторены в условиях частичной регенерации катализатора. Последнюю осуществляли путем вывода части катализатора из зоны контактирования и окисления его воздухом при высокой температуре до V2O5. Окисленный катализатор возвращали в реакционную зону.
