Реактор перегруппировки циклогексаноноксима в капролактам

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ РЕАКТОР ПЕРЕГРУППИРОВКИ ЦИКЛОГЕКСАНОНОКСИМА В КАПРОЛАКТАМ(71) Заявитель Открытое акционерное общество Гродно Азот(72) Авторы Агеев Вячеслав Васильевич Гуринов Павел Кузьмич Радевич Александр Михайлович Сиротин Андрей Вячеславович Иванов Геннадий Борисович Лакомкин Александр Андреевич Паштепа Николай Павлович(73) Патентообладатель Открытое акционерное общество Гродно Азот(57) 1. Реактор перегруппировки циклогексаноноксима в капролактам, включающий емкость с размещенной внутри циклонной камерой, снабженной штуцером ввода реакционой смеси и выходным соплом, осевую оксимную трубку, снабженную перфорированным насадком для радиального истечения циклогексаноноксима в зоне выходного сопла, и заглушку в нижнем конце, отличающийся тем, что перфорация насадка выполнена в виде спиральной прорези. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что шаг спирали выполнен более 1,5 высоты прорези. 3. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что насадок выполнен с диаметром,уменьшающимся к низу. 46602008.10.30 Полезная модель относится к аппаратам химической технологии и может быть использована в жидкофазных химических реакторах, например в производстве капролактама при проведении реакции перегруппировки циклогексаноноксима в капролактам. В качестве прототипа полезной модели выбран реактор перегруппировки циклогексаноноксима в капролактам, включающий емкость с размещенной внутри циклонной камерой, снабженной штуцером ввода реакционой смеси и выходным соплом, осевую оксимную трубку, снабженную перфорированным насадком для радиального истечения циклогексаноноксима в зоне выходного сопла, и заглушку в нижнем конце 1. Недостатком прототипа является недостаточная степень конверсии циклогексаноноксима (в дальнейшем - оксима) из-за недостаточной поверхности контакта фаз реагентов(оксима и олеума), обусловленной существенной неравномерностью распределения оксима в реакционной смеси. Характерной гидродинамической особенностью работы насадка является наличие распыла в виде системы радиальных струй, что создает дискретность распределения оксима в радиальном факеле распыла, т.е. существенную радиальную неоднородность. Задача, решаемая полезной моделью, - повышение степени конверсии оксима и производительности реактора при проведении процесса перегруппировки. Поставленная цель достигается в реакторе перегруппировки циклогексаноноксима в капролактам, включающем емкость с размещенной внутри циклонной камерой, снабженной штуцером ввода реакционой смеси и выходным соплом, осевую оксимную трубку,снабженную перфорированным насадком для радиального истечения циклогексаноноксима в зоне выходного сопла, и заглушку в нижнем конце, в котором, согласно полезной модели, перфорация насадка выполнена в виде спиральной прорези, шаг спирали выполнен более 1,5 высоты прорези, насадок выполнен с диаметром, уменьшающимся к низу. Существенность отличий полезной модели заключается в следующем. Перфорация насадка выполнена в виде спиральной прорези. Такое решение принципиально изменяет форму потока истекающего оксима. В новом устройстве наличие спирального участка (в отличие от отверстий в прототипе) образует плоскофакельный тонкопленочный равномерный (т.е. радиально-однородный) распыл, что, по сравнению с дискретным (т.е. радиально-неоднородным) струйным распылом оксима в прототипе,обеспечивает более высокую поверхность контакта фаз и, следовательно, повышение интенсивности массопередачи процесса перегруппировки и степени конверсии оксима. Шаг спирали выполнен более 1,5 высоты прорези. Это обеспечивает необходимые условия для формирования устойчивого радиально-однородного плоскофакельного распыла. В противном случае возможно проявление нежелательных гидродинамических эффектов(обусловленных как отклонением состояния поверхности прорези от идеально гладкой,так и пульсациями рабочих сред в циклонном смесителе) нарушение сплошности распыла, взаимодействие соседних по высоте участков распыла с их слиянием и др. Насадок выполнен с диаметром, уменьшающимся к низу. Такое решение обеспечивает гидродинамическую стабильность работы устройства (т.е. обеспечивает устойчивый радиально-однородный плоскофакельный распыл) при колебаниях нагрузки реактора по оксиму, особенно в условиях снижения нагрузки. При снижении нагрузки реактора по оксиму скорость распыления оксима остается приблизительно прежней за счет включения в работу нижней части насадка. Сущность полезной модели поясняется чертежом. На фиг. 1 показан общий вид реактора перегруппировки, фронтальный разрез на фиг. 2 - размещение и форма насадка оксимной трубки в выходном сопле циклонного смесителя на фиг. 3 - вариант выполнения насадка. Реактор перегруппировки циклогексаноноксима в капролактам содержит емкость 1 с размещенной внутри циклонной камерой 2, снабженной тангенциальным штуцером ввода реакционой смеси 3 и выходным осевым соплом 4, оксимную трубку 5, снабженную перфорированным насадком 6 для радиального истечения циклогексаноноксима, и заглушку 7 в нижнем конце, штуцер вывода перегруппированного продукта 8, штуцер вывода реакционной смеси на циркуляционное охлаждение 9. Перфорация насадка выполнена в виде 2 46602008.10.30 спиральной прорези 10, шаг спирали выполнен более 1,5 высоты ее прорези. Целесообразно насадок 6 выполнить с диаметром, уменьшающимся к низу оксимной трубки 5. Спиральная прорезь 10 размещается по высоте в пределах зоны выходного сопла 4. Устройство работает следующим образом. Циркулирующая реакционная смесь поступает в циклонную камеру 2 через тангенциальный штуцер 3 и приобретает закрученное движение. Проходя через сопло 4 циклонной камеры 2, реакционная смесь интенсивно смешивается с потоком оксима, истекающим из насадка 6. Благодаря тому что насадок 6 выполнен в виде спирали, поток оксима истекает из насадка через спиральную щелевую прорезь 10 и образует плоскофакельный радиально-однородный тонкопленочный распыл,который равномерно смешивается с закрученным потоком реакционной смеси, обеспечивая высокоразвитую поверхность контакта фаз оксима и реакционной смеси, что повышает интенсивность массопередачи процесса перегруппировки и, следовательно, степень превращения (конверсии) оксима в капролактам. Так как шаг спирали выполнен более 1,5 высоты прорези 10, это исключает проявление нежелательных гидродинамических эффектов (разрыв факела, слияние соседних участков факела и др., снижающих поверхность распыла, и обеспечивает необходимые условия для формирования устойчивого радиальнооднородного плоскофакельного распыла оксима. Перемешанный поток оксима и реакционной смеси вытекает из циклонной камеры 2 через сопло 4 в объем емкости 1, распределяется по ее поперечному сечению за счет турбулентных пульсаций и поднимается по высоте емкости. Часть потока восходящей смеси отбирается через штуцер 9 на циркуляцию (для отвода тепла реакции перегруппировки), остальная часть поднимается по высоте емкости, с завершением в основном реакции перегруппировки, и перегруппированный продукт выходит из реактора через штуцер 8 на следующую технологическую стадию. За счет того что насадок выполнен с диаметром, уменьшающимся к низу, обеспечивается гидродинамическая стабильность радиально-однородного плоскофакельного распыла при колебаниях нарузки реактора по оксиму, особенно в условиях снижения нагрузки. При снижении нагрузки реактора по оксиму скорость распыления оксима сохраняется прежней за счет включения в работу (т.е. участия в формировании распыла) нижней части насадка. Промышленные испытания полезной модели в производстве капролактама на стадии перегруппировки оксима показали, что использование изобретения повышает производительность реактора на 8 , а степень конверсии оксима в среднем на 0,4 . Повышение степени конверсии оксима подтверждается при этом улучшением качества перегруппированного продукта через снижение величины показателя перманганатная потребность в среднем на 16 . Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3