SU1639735A1

SU1639735A1 - Contact module for carrying out redox processes on stationary catalysts

Info

Publication number: SU1639735A1
Application number: SU864045464A
Authority: SU
Inventors: Каир Ахметович Жубанов; Вильям Михайлович Задорский; Олег Иванович Школа; Михаил Александрович Гинзбург; Фархат Хасанович Хабибуллин; Юрий Семенович Дашко; Михаил Николаевич Неудачный; Лев Николаевич Казанский; Александр Дмитриевич Стахурский; Джон Трофимович Денежный; Александр Николаевич Березницкий; Анатолий Петрович Анисимов
Original assignee: Казахский государственный университет им.С.М.Кирова
Priority date: 1986-01-31
Filing date: 1986-01-31
Publication date: 1991-04-07

Abstract

Изобретение относитс к устройствам дл проведени окислительно-восстановительных процессов на стационарных катализаторах . Дл интенсификации процесса за счет уменьшени каналообразований, контактный модуль содержит решетчатое днище, расположенную на нем сетку боковые сетки, завихрители, центральную сетку, верхнее кольцо Гранулы стационарного катализатора размещаютс внутри контактного модул над сеткой и решеточным днищем между завихрителем и занимают пространство до верхнего кольца причем в радиальном направлении катализатор удерживаетс корпусом аппарата 2зп ф-лы 2 ил 1 таблThe invention relates to devices for carrying out redox processes on stationary catalysts. To intensify the process by reducing channeling, the contact module contains a grating bottom, side grids located on it, swirlers, central grid, upper ring. Stationary catalyst granules are placed inside the contact module above the grid and grating bottom between the swirler and occupy space to the upper ring and the radial direction, the catalyst is held by the body of the apparatus 2zp f-ly 2 il 1 table

Description

Изобретение относитс к устройствам, используемым в области органического синтеза , в частности к контактным модул м дл проведени окислительно-восстановительных процессов на стационарных катализаторахThe invention relates to devices used in the field of organic synthesis, in particular to contact modules for carrying out redox processes on stationary catalysts.

Целью изобретени вл етс интенсификаци процесса за счет уменьшени кана- лообразованийThe aim of the invention is to intensify the process by reducing channeling.

На фиг. 1 изображен контактный модуль; на фиг. 2 - аппарат, общий вид в разрезе .FIG. 1 shows a contact module; in fig. 2 - apparatus, a general view in section.

Контактный модуль содержит решетчатое днище 1, расположенную на решетчатом днище сетку 2, боковые стойки 3, завихрители 4, центральную стойку 5, верхнее кольцо 6 Гранулы стационарного катализатора 7 размещаютс внутри контактного модул над сеткой 2 и решетчатымThe contact module contains a grid bottom 1, a grid 2 located on the grid bottom, side racks 3, swirlers 4, central rack 5, upper ring 6 Granules of a stationary catalyst 7 are placed inside the contact module above grid 2 and lattice

днищем 1 между завихрител ми 4 и занимают пространство до верхнего кольца 6 В радиальном направлении катализатор удерживаетс корпусом аппарата 8the bottom 1 between the swirlers 4 and occupy the space to the upper ring 6 In the radial direction, the catalyst is held by the body of the apparatus 8

Контактный модуль работает следующим образомContact module works as follows

Реакционна смесь подаетс вниз аппарата 8 и проходит через стационарный катализатор 7, размещенный в контактных модул х При прохождении через решетчатое дно 1 и дополнительно расположенную на нем сетку 2 контактного модул реакционна смесь диспергируетс , турбулизируетс и поступает на стационарный катализатор, где протекает химическа реакци Размещение сетки на решетчатом днище не приводит к дополнительному сопротивлению, так как основное сопротивление создает стационарный катализатор и создает благопри тные услови дл контактировани вThe reaction mixture is fed down to apparatus 8 and passes through a stationary catalyst 7 placed in contact modules. When passing through the sieve bottom 1 and the grid 2 of the contact module additionally located on it, the reaction mixture is dispersed, turbulized and fed to a stationary catalyst where the chemical reaction proceeds. on the bottom plate does not lead to additional resistance, since the main resistance creates a stationary catalyst and creates favorable conditions for the contact acting in

,0, 0

8 х|8 x |

со елcoke

системе газ - жидкость - стационарный катализатор , а также в большей степени предотвращает каналообразование, чем дно контактного модул по прототипу.The gas-liquid-stationary catalyst system also prevents channeling to a greater extent than the bottom of the contact module of the prototype.

Соотношение диаметров отверстий сетки и решетчатого днища 1:6-1,5 вл етс наиболее оптимальным. При соотношении диаметров сетки и днища 1:5, 1:4, 1:3 и т.д. снижаетс эффективность работы контактного модул вследствие уменьшени числа точек распределени газожидкостного потока по поперечному сечению модул , т.е. более низкой степени разрушени газожид- кост.ного потока и снижени степени его турбулизации. Кроме того, возрастает неравномерность распределени газожидкостного потока по всему поперечному сечению контактного модул , особенно при изменении расхода жидкости или газа. При соотношении диаметров отверстий сетки и днища 1:16, 1:17, 1:18 и т.д. существенно повышаетс чувствительность контактного модул к осадкам и загр знени м, содержащимс в жидкости (фурфуроле, ксилите, растительных маслах, щелоке и т.д.), а также образующихс при регенерации и активизации стационарных катализаторов непосредственно в контактном модуле. Кроме того, увеличиваетс гидродинамическое сопротивление как контактного модул , так и аппарата в целом, что приводит к увеличению энергетических затрат на проведение процесса и вл етс экономически нецелесообразным .The ratio of the diameters of the mesh holes and the grating bottom 1: 6-1.5 is the most optimal. When the ratio of the diameters of the grid and the bottom 1: 5, 1: 4, 1: 3, etc. the efficiency of the contact module decreases due to a decrease in the number of distribution points of the gas-liquid flow over the cross section of the module, i.e. a lower degree of destruction of the gas-liquid stream and a decrease in the degree of its turbulization. In addition, the uneven distribution of the gas-liquid flow over the entire cross section of the contact module increases, especially as the flow rate of the liquid or gas changes. When the ratio of the diameters of the holes of the grid and the bottom 1:16, 1:17, 1:18, etc. The sensitivity of the contact module to precipitation and contamination contained in the liquid (furfurol, xylitol, vegetable oils, lye, etc.), as well as those formed during the regeneration and activation of stationary catalysts directly in the contact module, significantly increases. In addition, the hydrodynamic resistance of both the contact module and the apparatus as a whole increases, which leads to an increase in the energy cost of the process and is economically impractical.

Перфорированные завихрители 4 способствуют завихрению газожидкостного потока, вследствие чего снижаетс каналообразование , увеличиваетс врем контакта за счет увеличени длины пути. Поворот верхних торцов завихрителей 4 $ пределах 90-180° по отношению к нижним торцам, жестко закрепленным в основании 1, обусловлен необходимостью полного перекрывани поперечного сечени контактного модул и обеспечени турбулизации во всем объеме контактного модул . Количество завихрителей 4 определ етс необходимостью полного перекрывани площади сечени контактного модул и зависит от угла поворота верхних торцов завихрителей . Величина перфорации завихрителей (30-40%) способствует тому, что завихрители не повышают сопротивление при прохождении реакционных компонентов через контактный модуль. Свободное сечение перфорированных завихрителей составл ет 30-40% от их общей площади. Повышение площади свободного сечени более 40% приводит к снижению жесткости завихрителей и легкости деформации при загрузкеThe perforated swirlers 4 contribute to the turbulence of the gas-liquid flow, as a result of which the channeling decreases, the contact time increases by increasing the length of the path. The rotation of the upper ends of the swirlers 4 $ within 90-180 ° with respect to the lower ends rigidly fixed in the base 1 is caused by the need to completely overlap the cross section of the contact module and ensure turbulization in the entire volume of the contact module. The number of swirlers 4 is determined by the need to completely overlap the cross-sectional area of the contact module and depends on the angle of rotation of the upper ends of the swirlers. The size of the perforation of the swirlers (30-40%) contributes to the fact that the swirlers do not increase the resistance during the passage of the reaction components through the contact module. The free section of the perforated swirlers is 30-40% of their total area. An increase in the free section area of more than 40% leads to a decrease in the stiffness of the swirlers and ease of deformation during loading.

катализатора в контактный модуль и гидравлических ударах при проведении окислительно-восстановительных процессов.catalyst in the contact module and hydraulic shocks during the redox processes.

Кроме того, при увеличении свободногоIn addition, with an increase in free

сечени более 40% не наблюдаетс вращени газожидкостного потока на завихрител х, при этом среднее врем контакта меньше, чем при свободном сечении завихрителей 30- 40%, т.е. снижаетс эффективность реакци0 онно-массообменного процесса. При площади свободного сечени завихрителей менее 30% в контактном устройстве, заполненном стационарным катализатором, не только повышаетс сопротивление при про5 хождении реакционных компонентов через контактный модуль, но и оно не противодействует в достаточной степени скоплению жидкости внутри устройства, т.е. образованию застойных зон.no more than 40% of the cross section, there is no rotation of the gas-liquid flow on the swirlers, while the average contact time is shorter than with a free cross section of the swirlers 30-40%, i.e. The efficiency of the reaction mass transfer process decreases. When the free-section area of the swirlers is less than 30% in a contact device filled with a stationary catalyst, not only does the resistance increase when the reaction components pass through the contact module, but it does not counteract sufficiently the accumulation of liquid inside the device, i.e. the formation of stagnant zones.

0При угле поворота верхних торцов0When the angle of rotation of the upper ends

меньше 90° в сечении контактного модул происходит недостаточна степень завихрени восход щих потоков реакицонной массы. При угле поворота верхних торцовless than 90 ° in the cross section of the contact module, an insufficient degree of turbulence of the upstream flows of the vacuum mass occurs. When the angle of rotation of the upper ends

5 больше 180° плооскостей завихрител создает дополнительное сопротивление газожидкостному потоку. Завихрители 4 не усложн ют загрузку стационарного катализатора в контактный модуль, практически не5 more than 180 ° of the swirl surface creates additional resistance to the gas-liquid flow. The swirlers 4 do not complicate the loading of the stationary catalyst into the contact module;

0 измен ют его свободный объем. Кроме того, завихрители 4 совместно с боковыми 3 и центральной 5 стойками обеспечивают необходимую жесткость конструкции Стойки 3, 5 жестко св зывают между собой верхнее0 changes its free volume. In addition, the swirlers 4 together with the side 3 and central 5 racks provide the necessary rigidity of the structure. The racks 3, 5 rigidly connect the upper

5 кольцо б и решетчатое днище 1. Важное значение имеет отношение высоты контактного модул к его диаметру. При повышении отношени высоты к диаметру свыше 0,5 гранулы стационарного катализатора со0 здают дополнительное сопротивление, снижают поверхность контакта фаз за счет уменьшени эффекта диспергировани решетчатого днища 1 и сетки 2.5 ring b and grating bottom 1. The ratio of the height of the contact module to its diameter is important. With an increase in the ratio of height to diameter of more than 0.5, the stationary catalyst granules create additional resistance, reduce the contact surface of the phases by reducing the effect of dispersing the grate bottom 1 and grid 2.

Предлагаемый контактный модульProposed Contact Module

5 позвол ет получать однородную структуру гидродинамического потока, исключает каналообразование и в конечном итоге интенсифицирует окислительно-восстановительные процессы на стационарных катали0 заторах.5 allows us to obtain a homogeneous structure of the hydrodynamic flow, eliminates channeling, and ultimately intensifies the redox processes on stationary catalysts.

П р и м е р. 60 мм сплавного стационарного катализатора на основе никель-алюмини фракции мм выщелачивают 10%-ным водным раствором едкого натри PRI me R. 60 mm nickel-aluminum alloy stationary catalyst fraction mm leached with 10% aqueous sodium hydroxide solution

5 из сплава, содержащего 10% алкомини (глубина выщелачивани контролируетс по количеству выделившегос водорода), Выщелоченный катализатор отмывают дистиллированной водой до нейтральной реакции по фенолфталеину, загружают в реактор5 from an alloy containing 10% alkominium (leaching depth is controlled by the amount of hydrogen released), the leached catalyst is washed with distilled water until neutral in phenolphthalein, loaded into the reactor

из нержавеющей стали и сушат в токе водорода при 120°С в течение 3 ч Гидрированию до йодного числа 63-65% 2 подвергают хлопковое масло (йодное число 106,4 12, кислотное число 0,38 мг КОН) путем подачи масла и водорода в реактор при 200°С, давлении водорода 0,1 МПа и барботаже водорода 120 ч , Об интенсификации процесса суд т по обьемной скорости подачи масла, котора обеспечивает по- лучение саломаса с титром 39-43°С и йодным числом 63-65% 2.stainless steel and dried in a stream of hydrogen at 120 ° C for 3 h. Hydrogenation to the iodine number 63-65% 2 is subjected to cottonseed oil (iodine number 106.4 12, acid number 0.38 mg KOH) by feeding oil and hydrogen into the reactor at 200 ° C, 0.1 MPa hydrogen pressure and 120 h of hydrogen sparging. The process intensification is judged by the volumetric oil feed rate, which provides a fat treatment with a titer of 39-43 ° C and an iodine number of 63-65% 2 .

В таблице приведена характеристика конструктивного элемента.The table shows the characteristic of the structural element.

Таким образом, при использовании дни- ща с размещенной на ней сеткой интенсивность процесса, выраженна через объемную скорость подачи масла при получении низко- титровых саломасов, с йодным числом 63- 65% 2 и титром 39-43°С, повышаетс на 4,7%. При совместном использовании перфорированных завихрителей и днища с размешенной на ней сеткой повышаетс интенсивность процесса на 12,9%Thus, when using a bottom with a grid placed on it, the intensity of the process, expressed in terms of the volumetric flow rate of the oil in the production of low titer fat, with an iodine number of 63-65% 2 and a titer of 39-43 ° C, increases by 4.7 % When combined using perforated swirlers and the bottom with a grid placed on it, the intensity of the process increases by 12.9%

Кроме того, разница между титром и температурой плавлени снижаетс с 5-7 до 3-4°С.In addition, the difference between the titer and the melting point decreases from 5-7 to 3-4 ° C.

Claims

1. A contact module for carrying out redox processes on stationary catalysts, comprising a central and side racks, an upper ring and a lattice bottom with a catalyst, characterized in that, in order to intensify the process by reducing channeling, it is provided with a grid located on the lattice bottom , and perforated swirlers, one of the side faces of which is attached to the central rack, while

the lower ends are rigidly fixed on the lattice bottom, and the upper ones are rotated at an angle of 90-180 °.

2. Module pop 1, characterized in that the ratio of the diameter of the mesh holes to the diameter of the holes in the grid bottom is 1: 6-15, and the free cross-section of the perforated swirlers from their total area is 30-40%.

3. The module PP. 1 and 2, characterized in that the ratio of the height of the contact module to its diameter does not exceed 0.5.

FI.1

FIG 2