Реактор перегруппировки оксима в производстве капролактама

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ РЕАКТОР ПЕРЕГРУППИРОВКИ ОКСИМА В ПРОИЗВОДСТВЕ КАПРОЛАКТАМА(71) Заявитель Открытое акционерное общество Гродно Азот(72) Авторы Сиротин Андрей Вячеславович Иванов Геннадий Борисович Последняя Тамара Ивановна Гуринов Павел Кузьмич Обухов Виктор Николаевич Лакомкин Александр Андреевич(73) Патентообладатель Открытое акционерное общество Гродно Азот(57) 1. Реактор перегруппировки оксима в производстве капролактама, включающий емкость, заполненную жидкофазной реакционной смесью и инертным газом с образованием уровня раздела фаз, циклонную камеру, погруженную в слой циркуляционной смеси и снабженную штуцерами ввода реакционной смеси и выходным соплом, штуцер вывода перегруппированного продукта, трубку подачи оксима, отличающийся тем, что снаружи циклонной камеры на боковой поверхности сопла размещены одна или несколько трубок с нижним концом, выведенным за пределы выходного сопла, а верхним концом, выведенным по высоте за пределы штуцера вывода перегруппированного продукта в зону инертного газа. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что нижний конец трубок выполнен со скосом, ориентированным наружу выходного сопла. 3. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что трубки жестко закреплены на выходном сопле. Полезная модель относится к аппаратам химической технологии и может быть использована в жидкофазных химических реакторах, например в производстве капролактама при проведении реакции перегруппировки оксима в капролактам. В качестве прототипа полезной модели выбран реактор перегруппировки оксима в производстве капролактама, включающий емкость, заполненную жидкофазной реакционной смесью и инертным газом с образованием уровня раздела фаз, циклонную камеру, погруженную в слой циркуляционной смеси и снабженную штуцерами ввода реакционной смеси и выходным соплом, штуцер вывода перегруппированного продукта, трубку подачи оксима 1. Недостатком прототипа является недостаточная производительность реактора перегруппировки, что исключает возможность интенсификации действующего производства капролактама. Так, при возрастании нагрузки на реактор перегруппировки происходит снижение степени конверсии оксима за счет снижения времени пребывания реагентов в реакторе, что ухудшает качество перегруппированного продукта и увеличивает затраты на его очистку из-за недостаточной поверхности контакта фаз реагентов (оксима и олеума). Задача, решаемая полезной моделью, - увеличение производительности реактора перегруппировки при обеспечении качества перегруппированного продукта. Поставленная задача решается в реакторе перегруппировки оксима в производстве капролактама, включающем емкость, заполненную жидкофазной реакционной смесью и инертным газом с образованием уровня раздела фаз, циклонную камеру, погруженную в слой реакционной смеси и снабженную штуцерами ввода реакционной смеси и выходным соплом, штуцер вывода перегруппированного продукта, трубку подачи оксима, в которой,согласно полезной модели, снаружи циклонной камеры на боковой поверхности выходного сопла размещены одна или несколько трубок с нижним концом, выведенным за пределы выходного сопла, а верхним концом, выведенным по высоте за пределы штуцера вывода перегруппированного продукта в зону инертного газа, при этом нижний конец трубок может быть выполнен со скосом, ориентированным наружу выходного сопла, а трубки могут быть жестко закреплены на выходном сопле. Существенность отличительных признаков полезной модели и их влияние на решение поставленной задачи состоит в следующем. Размещение в устройстве заявленным способом новых элементов - трубок - обеспечивает в нем наступление нового процесса всасывания (инжекции) инертного газа в поток реакционной смеси с последующей турбулизацией реакционной смеси газовыми пузырьками, что существенно снижает сопротивление массопередаче в жидкой фазе, особенно за пределами циклонной камеры. Это повышает эффективность использования рабочего объема реактора и имеет результатом повышение производительности реактора перегруппировки в условиях сохранения прежней степени конверсии оксима, т.е. обеспечения требуемого качества продукта. Новизной процесса является использование известного ресурса устройства, а именно инертного газа, по новому назначению - для перемешивания реагентов, причем без увеличения энергетических затрат в устройстве за счет использования существующей энергии реакционной жидкофазной струи, вытекающей из циклонной камеры. Также новым является полное использование зоны реактора снаружи циклонной камеры для проведения реакционного процесса, которая в прототипе не использовалась из-за низкой относительной скорости реагентов. Это увеличивает время пребывания реагентов в зоне эффективного контакта фаз, что обеспечивает решение поставленной задачи. 2 44452008.06.30 Выполнение нижнего конца трубок со скосом, ориентированным наружу выходного сопла, повышает степень всасывания инертного газа потоком реакционной смеси за счет предотвращения заброса реакционной смеси внутрь трубок. Жесткое закрепление трубок на выходном сопле обеспечивает стабильность технологического результата за счет предотвращения пространственного смещения трубок из зоны сопла при воздействии на них высокоскоростного потока реакционной смеси. Сущность полезной модели поясняется чертежом. На фиг. 1 показан общий вид реактора перегруппировки, фронтальный разрез на фиг. 2 - разрез по А-А фиг. 1 на фиг. 3 размещение нижнего конца трубки на выходном сопле циклонной камеры. Реактор перегруппировки оксима в производстве капролактама включает емкость 1,заполненную жидкофазной реакционной смесью и инертным газом (например азотом) с образованием уровня раздела фаз, циклонную камеру 2, погруженную в слой циркуляционной смеси и снабженную тангенциальными штуцерами ввода 3 реакционной смеси и выходным соплом 4, штуцер вывода перегруппированного продукта 5, трубку подачи оксима 6, размещенную соосно внутри циклонной камеры 2. Снаружи циклонной камеры 2 размещены трубки 7, верхний конец которых выведен по высоте за пределы штуцера вывода перегруппированного продукта в зону инертного газа, а нижний конец размещен на боковой поверхности выходного сопла 4 и выведен по высоте за пределы выходного сопла 4. Нижний конец трубок 7 выполнен со скосом, ориентированным наружу выходного сопла,а трубки 7 жестко закреплены на выходном сопле 4 с помощью хомутов и сварки. Устройство работает следующим образом. Циркулирующая реакционная смесь поступает в циклонную камеру 2 через тангенциальные штуцера 3 и приобретает кольцевое спиральнонисходящее движение. Проходя через выходное сопло 4 циклонной камеры 2,реакционная смесь интенсивно смешивается с потоком оксима, истекающим из трубки подачи оксима 6. Высокоскоростной поток реакционной смеси с оксимом вытекает из выходного сопла 4 и обтекает нижние концы трубок 7. При этом в трубках 7 создается разрежение, что приводит к всасыванию инертного газа через верхний конец трубок 7 и его смешение с вытекающим потоком реакционной смеси. Перемешанный поток реакционной смеси, оксима и инертного газа достигает дна емкости 1 и после этого распределяется по ее поперечному сечению за счет торможения потока, сопровождаемого существенным снижением скорости течения, и затем поднимается по высоте емкости. За счет наличия пузырьков инертного газа происходит непрерывная турбулизация восходящего жидкофазного потока, что снижает сопротивление реакционному процессу массопередачи за счет увеличения относительной скорости оксима и реакционной смеси (в частности ее активного компонента олеума) в зоне контакта. Это обеспечивает повышение производительности реактора перегруппировки при сохранении существующей степени конверсии оксима. В верхней зоне реактора при достижении восходящим газожидкостным потоком поверхности раздела фаз происходит коагуляция и выделение пузырьков инертного газа в зону над поверхностью раздела фаз и затем повторное поступление инертного газа в трубки 7 через их верхние концы, образуя, таким образом, контур циркуляции инертного газа в устройстве. Перегруппированный продукт выводится из реактора перегруппировки через штуцер 5 на следующую технологическую стадию. Повышение производительности реактора перегруппировки обеспечивается использованием известного ресурса устройства, а именно инертного газа, по новому назначению для перемешивания реагентов, причем без увеличения энергетических затрат путем использования существующей энергии реакционного жидкофазного потока из выходного сопла циклонной камеры. При этом имеет место полное использование зоны реактора снаружи циклонной камеры для эффективного проведения реакционного процесса за счет турбулизации реагентов, что увеличивает время пребывания реагентов в зоне эффективного контакта фаз и обеспечивает повышение производительности реактора перегруппировки при сохранении требуемого качества перегруппированного продукта. 3 Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4