Инновации в совмещенных реакционно-массообменных процессах

INNOVATION IN THE COMBINED REACTIVE MASS EXCHANGE PROCESSES

Taliya Karimova

Student, Kazan National Research Technological University, Russia, Kazan

Fauzia Garieva

Candidate of Chemical Sciences, Professor, Kazan National Research Technological University, Russia, Kazan

Аннотация. В данной работе рассматриваются конструкция, типы и устройство современных совмещенных реакционно-массообменных реакторов.

Abstract. This paper discusses the types and design of modern combined reactive mass transfer reactors.

Ключевые слова: реактор; массообмен; конструкция; совмещение.

Keywords: reactor; mass transfer; design; combination.

Основу классификации совмещенных реакционно-массообменных процессов составляет признак характера процесса массообмена.

С учетом признака организации совмещения реакционно-массообменные процессы делятся на два типа: направленно-совмещенные процессы и самопроизвольно-совмещенные процессы. Совмещенный реакционно-массообменный процесс может быть организован, если возможно найти общие условия для проведения самой химической реакции и дальнейшего процесса разделения полученной реакционной смеси. Это может быть температура, давление, катализатор и ряд других параметров. Достоинством совмещенных реакционно-массообменных процессов является то, что зачастуюих легко можно организовать непрерывными. Это очень важно, если говорить о крупнотоннажных производствах.

Хочется особенно выделить направление по созданию конструкционно совмещенных реакционно-массообменных процессов, когда в одном аппарате протекает несколько стадий химической технологии.

В области основного органического и нефтехимического синтеза такие совмещенные процессы широко распространены и обещают быть очень перспективными. Совмещения могут быть различными, например, предлагают совмещать не только несколько реакционных процессов, но и считаются перспективными процессы, включающие в себя совмещение реакционных процессов с массообменными.

В виде примера совмещения нескольких реакционных процессовможно привести такие сложные химические превращения, когда одна из реакций относится к экзотермической, а другая является эндотермической. Ярким примером такого способа совмещения является процесс окислительного дегидрирования углеводородов [1].

К реакционно-массообменным процессам относят реакционно-ректификационные и реакционно-экстракционные процессы. Считается, что именно благодаря такому варианту совмещения достигаются высокие выходы целевых продуктов [1].

Отвод продуктов реакций может происходить за счет испарения жидкости, кристаллизации, конденсации, избирательности абсорбции или адсорбции [1].

Можно достичь уменьшения энергетических затрат на получение дихлоргидринов глицерина в совмещенном реакционно-ректификационном реакторе, снизив время контакта и увеличив выход дихлоргидринов глицерина [2]. Данное изобретение относится к способу получения дихлоргидринов глицерина – промежуточных продуктов для синтеза эпихлоргидрина. Изобретение обеспечивает снижение времени контакта до 14-16 часов и увеличение выхода дихлоргидринов глицерина до 95%. Этот способ заключается в гидрохлорировании глицерина хлористым водородом в присутствии карбоновой кислоты и органического растворителя. Процесс проводят при температуре 70-140 °С в совмещенном реакционно-ректификационном реакторе, который представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат колонного типа с тарелками или насадками. Для протекания данного процесса важно выбрать такой органический растворитель, который образовывает азеотроп с водой, но не образовывает азеотроп с дихлоргидринами глицерина [2].

Для повышения эффективности переработки нефти предложена конструкция реакционно-ректификационного аппарата периодического действия, описанная в работе [3]. Целью данного изобретения является совмещение процессов фракционирования нефти и каталитического крекинга в жидкой фазе в присутствии металлических катализаторов и каталитического риформинга и изомеризации полученной светлой фракции в газовой фазе, на поверхности катализатора, который размещен в насадочной части ректификационной колонны. Первая реакционная зона организована в кубе ректификационной колонны, вторая реакционная зона – по высоте ректификационной колонны с размещением на перфорированных тарелках твердофазного катализатора.

Устройство представляет собой корпус, нижняя, кубовая, часть которого выполнена из нержавеющей стали и имеет кованое эллиптическое днище, плоскую крышку, горловину,соединенную с помощью резьбового соединения с ректификационной колонной, которая выполнена в виде цилиндрической обечайки с размещенными в ней контактными устройствами. К каждой насадочной секции колонны посредством штуцеров присоединены трубчатые конденсаторы для отбора узких светлых нефтяных фракций и термочувствительные элементы, которые позволяют фиксировать изменение температуры по высоте колонны. На тарелки укладывается катализатор. Насадочные секции чередуются с пустыми тарелками, которые выполнены по типу тарелокпровального типа, что обеспечивает конденсацию восходящих паров и их возврат на насадку-катализатор. Это способствует увеличению степени конверсии исходного вещества за счет его многократного контакта с катализатором и, как следствие, повышает селективность целевых продуктов. Верхняя часть колонны соединена при помощи резьбового отвода с трубчатым конденсатором, с помощью которого в начальный период процесса возгонки отводятсягазы с низким содержанием углерода – С1-С3. Таким образом стабилизируется химический и фракционной составы продукта. На контактных устройствах организуется массообмен, совмещенный с каталитическим процессом преобразования химического состава светлых нефтяныхфракций на поверхности катализатора. Представленное изобретение может быть использовано для модернизации установок атмосферной или вакуумной перегонки нефти.