Способ обеспечения взрывобезопасностижидкофазных химических процессов

Способ обеспечения взрывобезопасностижидкофазных химических процессов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистические

Республик

<и1841673 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22)Заявлено 24.07.79 (21) 2806816/23-26 с присоединением заявки М— (23) Приоритет

Опубликовано 30.06.8>. Бюллетень Рй 24 (51)М. Кл.

В 01 J 1О/00

Гееудееетеенный комнтет

СССР ав делам нзабретеннй и отнрытнй (53) УДК 614. .839.53 (088.8) Дата опубликования описания 30. 06.81 (72) Авторы изобретения

Э.А.Грановский, Я,М.Ландесман, В.Н.Бушинский и Н.В.Федяйнов

Всесоюзный научно-исследовательский институт техники--"--безопасности в химической промышленности (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ВЗРЫВОБЕЗОПАСКОСТЯ

ЖИДКОФАЗНЫХ ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

Изобретение относится к технике взрывобезопасности химических процессов и может быть использовано для обеспечения взрывобезопасности жидкофазных химических процессов.

Известен способ обеспечения взрывобезопасности жидкофаэных химических процессов путем подачи в слой реакционного раствора вместе с газообразными реагентами инертных газов

10 или паров (флегматизаторов) в таком количестве, чтобы концентрация газообразного реагента, например, кислорода, на выходе из реакционной -зоны была меньше максимальной взрывобезоl5 пасной концентрации в смеси с парами горючей жидкости реакционного раствора $1) °

Введение различных флегматизаторов вызывает уменьшение выхода целевых продуктов, ухудшение их качества, увеличение объема рециркуляциоиных потоков и размеров аппаратуры, большой унос ценных продуктов реакции, реагентов и растворителей с отходящими газами.

Известен способ предотвращения взрывов в процессах жидкофаэного оКНс ления путем разбрызгивания в свободном пространстве реактора жидкоГо реагента н поддержания равномерной концентрации капель в потоке отходящей парогазовой смеси P2j.

Известный способ уменьшает опасность взрыва, но не исключает подачу иа входе в реактор флегматизатора в количестве, необходимом для поддержания минимальной взрывоопасной концентрации кислорода в отходящих газах. При разбрызгивании капель в полом пространстве реактора укос продуктов увеличивается и не исключается возможность образования взрывоопасных туманов в отводящем трубопроводе и дефлегматорах.

Известен также способ обеспечения взрывобезопасности жидкофазных химических процессов путем проведе3 84167 ния их при температуре реакционного раствора, соответствующей равновесной концентрации паров горючей жидкости большей верхнего концентрационного предела воспламенения с получением отходящей парогазовой смеси (1).

Недостатком известного способа является образование взрывоопасных туманов при охлаждении отходящей парогазовой смеси в отводящем трубопрово- 10 де холодильниках и дефлагматорах.

При этом не исключается необходимость поддержания в отходящей парогазовой смеси содержания кислорода ниже максимальной взрывобезопасной концентрации.

С целью повышения взрывобезопасности и эффективности процессов отхо;. дящую парогазовую смесь абсорбируют жидкостью при температуре, соответ- 20 ствующей равновесной концентрации паров горючей жидкости меньшей нижнего концентрационного предела воспламенения, а в качестве жидкости используют компоненты реакционного раствора.

Пример 1. Х(идкофазное окис ление толуола.

В нижнюю часть реактора подают толуол, где поддерживают его температуру, равную 190 С. Давление в реакторе 20 атм. Пузырьки воздуха, подаваемого через барботажное устройство, в этих условиях насыщаются парами толуола до концентрации

30,8 об.7., которая больше его верхнего концентрационного предела воспламенения в воздухе, равного в данном случае 7,9 об. .

На газопроницаемую перегородку подают толуол, температуру которого поддерживают не выше 50 С. При этой температуре будет происходить конденсация паров толуола из пузырьков барботирующей парогазовой смеси и уменьшение его концентрации в газовой фазе до 0,6 об.7, что меньше нижнего концентрационного предела воспламенения толуола в воздухе, равного 1,2 об.7.. Это обеспечивает взрывобезопасность смеси, выходящей из реактора. Концентрация кислорода на выходе из реактора может быть увеличена от максимальной взрывобезопасной, равной

5 об.X до 20 об.7, что увеличивает скорость реакции и выход целевых продуктов.

3 4

Пример 2. Получение циклогек1санона жидкофазным окислением цикло-1 гексана.

В нижнюю часть реактора подают циклогексан с растворенным в нем катализатором. Температуру в зоне реако ции поддерживают равной 120 С. Давление в реакторе 16 атм. Окисление проводят кислородом воздуха, который, барботируя в зоне реакции, насыщается в этих условиях парами циклогексана до концентрации 17.8 об.7, большей верхнего концентрационного предела, равного 10 об.7.. На газопроницаемую перегородку подают свободный от катализатора циклогексан, темпера туру которого поддерживают не выше

20 С. При этой температуре происходит конденсация и поглощение паров циклогексана из парогазовой смеси, выходящей из реакционной зоны, до концентрации его в газовой фазе 0,85 об7 что меньше нижнего концентрационного предела воспламенения, равного

2,3 об.7.

Пример 3. Получение адипииовой кислоты жидкофазным окислением пиклогексана.

Способ осуществляется в каскаде из нескольких реакторов, В отличие от предыдущего процесса температура в реакционной зоне каждого реактора равна 160 С, давление в реакторе

20 атм. В нижнюю часть первого реактора подают циклогексан с растворейным в нем катализатором. Реакционная масса перетекает из первого реактора во второй и т.д. Воздух на барботирование поступает в каждый реактор каскада и насыщается парами циклогексана до концентрации

33,25 об.X.

Температуру циклогексана на газопроницаемой перегородке в каждом реакторе поддерживают равной 28оС.

При этой температуре концентрация циклогексана в воздухе на выходе из реактора будет 1 об.7., что меньше нижнего концентрационного предела воспламенения.

Пример 4. Получение уксусной кислоты жидкофазным окислением ацетальдегида.

Ацетальдегид и раствор катализатора в уксусной кислоте из сборников поступают в нижнюю часть реактора. Температуру в реакционной зоне поддерживают равной 60 С. Давление

841673

20

ЭО

40

50 равного 16,4 об.X.

5 в реакторе 4 атм. Кислород поступает на барботирование в 4 точки по высоте зопы реакции и насьпцается парами ацетальдегида до концентрации

97,5 об.Х, которая вьппе верхнего концентрационного предела воспламенения ацетальдегида в кислороде, равного .96 o6 .%.

На газопроницаемую перегородку подают чистый ацетальдегид, температуру которого поддерживают не вьппе

-30 С. При этой температуре будет происходить поглощение ацетальдегида из парогазовой смеси, выходящей из зоны реакции, так что концентрация

его в кислороде уменьшается до

2,4 об.%, что меньше нижнего концентрационного предела воспламенения, равного 4 об.X.

Пример 5. Получение терефталевой кислоты жидкофазным окислением п-ксилола.

П-ксилол и раствор катализатора в уксусной кислоте из сборников подают в нижнюю часть реактора. В зоне релаксации поддерживают температуру 200 С. Давление в реакторе

20 атм. В зоне реакции пузырьки воздуха, подаваемого на барботирование, насьпцаются парами уксусной кислоты до концентрации 39 об.%, которая вьппе ее верхнего предела воспламенения в воздухе, равного 30 об.X. Вследствие низкой концентрации, ксилола в растворе в зоне реакции, и более низкого, чем у уксусной кислотЬ1, давления насыщенных паров, его концентрация в газовой фазе пренебрежимо мала и при расчете взрывоопасных свойств смеси не учитывается.

На газопроницаемую перегородку подается чистая уксусная кислота, температура которой поддерживается не вьппе 100 С. При этой температуре будет происходить поглощение паров уксусной кислоты из смеси, выходящей из эоны реакции. При этом концентрация уксусной кислоты в газовой фазе понизится до 2,7 об.Х что меньше ее нижнего концентрационного предела воспламенения в воздухе, равного 5,4 об.X.

При этом концентрация кислорода на выходе из реактора может быть увеличена от максимальной взрывобезопасной, равной 3-5 об.Х, до 20 об.Х, Это позволяет увеличить выход целевых продуктов и их качество.

Пример 6. Получение перекиси водорода жидкофазным окислением изопропилового спирта. Изопропиловый спирт с добавками перекиси водорода, являющейся инициатором окисления, поступает в нижнюю, часть реактора. Температуру в зоне реакции поддерживают равной 140 С. о

Давление в реакторе 14 атм. На барботирование в зону реакции подают кислород. Процесс ведут до небольшой степени конверсии спирта, поэтому доля продуктов реакции в растворе мала и взрывоопасность смеси будет определяться концентрацией в газовой фазе паров изопропилового спирта. При барботировании кислород будет насыщаться парами изопропилового спирта до концентрации 50 об.X.

На газопроницаемую перегородку подают свободный от перекиси водорода изопропиловый спирт, температуру которого поддерживают не выше 27ОС

Такая температура обеспечивает конденсацию и поглощение изопропилового спирта из парогазовой смеси, выходящей из реакционного раствора. При этом концентрация его уменьшается до

0,54 об.%, что меньше его нижнего концентрационного предела воспламенения, равного 2 об.X.

П р и и е р 7. Получение дихлорэтана жидкофазным хлорировайием этилена. В нижнюю часть реактора, заполненную дихлорэтаном, подают раздельно газообразные этилен и хлор, каждый через свое газораспределительное устройство. Барботируя через дихлорэтан, они растворяются в нем и реагируют друг с другом. Температуру в. зоне реакции поддерживают 60 С.

При увеличении подачи хлора и/или уменьшении подачи этилена, пузырьки хлора при этой температуре насыщаются парами дихлорэтана до концентрации

44,8 об.Х, что больше его верхнего концентрационного предела воспламенения в хлоре, равного 36,8 об.Х.

На газопроницаемую перегородку по- ° дают дихлорэтан, температуру которого поддерживают не вьппе 20 С. При этой температуре происходит поглощение дихлорэтана из отходящей парогазовой смеси так, что его содержание в хлоре уменьшается до концентрации 8 об.X меньшей нижнего концентрационного предела воспламенения, 841673

Предлагаемый способ обеспечения взрывобезопасности жидкофазных химических процессов имеет преимущест1 ва, так как позволяет увеличить концентрацию реагентов и скорость целевой реакции. При этом уменьшается скорость побочных реакций и улучшается качество целевых продуктов.

Поскольку конденсация паров уносимой жидкости происходит непосредственно в реакторе, отпадает необходимость в выносных холодильниках и дефлегматорах для их улавливания и исключается возможность образования в них и в соединительном трубопроводе взрывоопасных туманов.

Исключение флегматизатора приводит . к уменьшению объема рециркуляционных потоков, что позволяет снизить унос продуктов с отходящими газами и уменьшить размеры аппаратов.

Формула изобретения

l. Способ обеспечения взрывобезопасности жидкофазных химичес}

; ких процессов с образованием парога)зовой смеси путем проведения их при температуре реакционного раствора, соответствующей равновесной концентрации паров горючей жидкости большей верхнего концентрационного предела воспламенения, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения взрывобезопасности и эффективности

10 процессов, отходящую парогазовую смесь абсорбируют жидкостью при температуре, соответствующей равновесной концентрации паров горючей жидкости меньшей нижнего концентрацион15 ного предела воспламенения.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а— ю шийся тем, что, в качестве жидкости используют компоненты реакционного раствора.

20 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Розловский А.И. Научные основы техники взрывобезопасности при работе с горючими газами и парами, M. "Хи25 мия", 1972, с. 222-223, 225-226.

2. Патент США Ф 3692823, кл. 260497А, 1972.

Составитель А. Тарасов

Редактор П.. Макаревич Техред А. Ач . Корректор С. 111омак

Заказ 492973 Тираж 567 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж-35 Раушская наб. д. 4/5 п —

Филиал ППП "Патент, r, Ужгород, ул. Проектная, 4