автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.08, диссертация на тему:Разработка реакторов для каталитических процессов в системе жидкость-твердое тело, сопровождающихся газовыделением

ГОСУДАРСТВЕ-ЗШН УШЕЗЕРСИТЕТ "ЛЬВОВСКАЯ ПОЛИТЕШГКА" СЯЕИАЛИЗЛРОВАКШП УЧКЕЙ СОВЕТ Д С€8.36.03

На амьах рукописи

Д" 14;--о

ЛУЧЕйКО Игорь Дши'риевич

УДК €6.023.097.13:66.094.382

РАЗРАБОТКА. РЕАКТОРОВ ДЛЯ КАТАЛИТИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В СЯСТШЕ ВДЦКОСТЬ - ТВЕРДОЕ ТЕЛО, СОПРОВОЗДАИЩСЯ ГАЗГЩЦЕЯЕШИМ

05,17.08 - "Пронесся и аппараты хпжчесг технологии" 05.17.04 -.• "Технолог*! продуктов тяжатого (тин основного) оргакзческсго синтеза"

Автореферат дкорертащи на соискание ученой степени кандидата технических наук ■

Львов - 1993

ДиссертацлеГ; является руходась.

Работа выполнена ка кафедре хт.яческо2 някеяерзш' и дро-кыпле;шоГ: экологии Государственного университета "Львовская политехыхка11.

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

ГУМНИЦКЙ Ярослав Михайлович НаучшЛ консультант - кавдцдаг хжпчесгаа наук

, •. ГАРЛ1 Ярослав Евстахиевзч ■ Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

ОСТАИЧУК Николай Васильевич, кандидат технических наук ШЛЖ&АШ& Укрослав Степанович

Ведущая орга.'пэацдя ~ Научао-асмедоватольскп^ институт кефгеп. рераЗотки научно-производственного сбъедиле'ния като-тоиназгшх с.'лазочшэс катернатов (21Ш НПО "МАСУА")-.

Заката состоится " 4у-" 3 г. в Й часов

на заседшил слецаааазарованжкго умелого совета Д 0Б8.36.03 при Государственной университете "Львовская политехника" (290013. г. Лъвоз, пл. €в. Юра, 3/4, корп. 8, ауд. 339).

С диссертацией конда ознакошться в научно-технической библиотеке университета (ул. Профессорская, I).

Автореферат разослан "4/-" г.

Ученкг секретарь

:ж:ров£нного ученого совета/ _____^

хидгеесклх наук, пробессор"^--^/ТХ^ЗКЙСКГ,; З.П.

УченкГ" секретарь

спермин: доктор

ОЩАЯ ХАРАКТрРЛСТИК^ РАБОТЫ

Актуальность теш. В последнее зре.уя вопросам получения и црлмансяая различных ан^иокислительных присадок удаляется больное -вянуание. З-трет-бутил-Ф-кеткл&знол (2ТБ415Ф) является полупродуктом в производстве важнейших антиоксвдантов группы бисое-нолов, в частности 2,2*-г.гетиленбас(4-мзтя-6-трет-0утллфзяола) - присадки НГ-2246 (Агидол-2), нашедшей широкое применение для стаб&тазадая полимерных материалов, .маем, смазок, тзшп'.з, пищевых н других продуктов от термоокисления. Промышленник процесс получения ЯГ-2? 16 состоит из следунякх основных стадий: X) деалкилирование 2,6-да-трвт-<Зутал-4-металфенсда ионола;; 2) • вцд&те.тие 2ТБ4Й5 ректификацией я последующей кристаллизацией; 3) конденсация 2ТБЗМФ о $£рнальдегидоы; 4} нидатвнив товарного продукта.

Переход к твердый катализаторам (сульфаты и ггщросульфаты металлов, алюмосиликат) на стадии двалкшшрования ионола прадь-явил качественно новые требования к аппаратурному оформлению реакции деалкилирования. сопровождавшейся выделением изобута-лена. Поэтому разработка конструкций реакторов, пригодных для аффективного веления такого типа процесс ->в, весьма актуальна. На стации форкалъдеглдной коцдепсапзи применяют эыуяьсиоануя технологию: в водной среде в присутствии кис.юты как катализатора а небольших количеств поверхностно-активного зещества и органического растворителя. Однакс ято приводит к образования значительного количества загрязненных сточных вод, очистка которых представляет серьезную экологическую проблему.

¡разах работа является актуальной для хпютесяоЯ отдели прогсяпенкоста и швзднягась а соответствия с НЬогдячагзгояши аданом наутне-исследовательских работ вузов по процессам я аппаратам химических производств и кибернетики хпгсгео-тех.чологи-ческях процессов, утзер^енняк приказом Минвуза СССР № 325 от 6.С5.В7 г. (.'? гос. регистрации С1£С0С539С9).

Цель работы. Разработка, эффективной конструкции реактора дан деалкилирования ионола до 2ТБ4МФ в присутствии твердых катализаторов; разработка технологической сх эы и аппаратурного о:Тор5.-ле:пш получения присасни НГ-2246, иеглютавцах образование большого количества загрязненных стоков.

¿куннал .яйггезна. Создана йлзпгочлатйпдаскад модель укоса ssepsia: част'эд из якдкой файк в азпцра?ах неполного заполнения с горвзоЕтальвоЯ лоаае?®>£ кевалхой. 8а осноааккв этого разработаны новке коьс^руши ре-жгаров j'¡;asaai;oro тепа.

Акйлитечос&к доказав е^фекг укааьаешаг пусковой юдасга ыеаьлхк 'о кргазояйнойапй ¿оьаКйШ ю сравнении с радиальными, гёгена задача йЬиайзадая фо^зьгг кризодга#£яоЙ лопасти.

Ъпервке ©Писана фйфадьцая ишешса расходована но кола crs¡ его Деахкллзровагап! fe твердых катализаторов.

¿'стакоалско-, что роаййЖ кетенсацгл о-закецешшх пенолов с ^рймьаекаюк гфотекае^ »згфвз стали» образования когяиекса айкхлфбНзА - Verz 'ОНТЛЕСЙЛЬч

Драч?г^еская,. Шаага. Цраддоаншо сею новых конструкций реакторов Ала процессов, ядуэдх с

B^zexüEitcr- здт» Згытору с горгэоагальчоЗ кногорядаой ярйво-Ai'r.eÍKo-wOSactntó кфс&яю£ позволяют npz высоко"; эйЛективности СерогсзяьаЛг*» К-аггкческк устранить разбрызгивание реагентов к унос из зоны реакции. В реакторе с турбинной ке-

коД й «ф&адашсо: слоем кагаозагора, а такае с аразшкзшв-<хя хзйамтическаш трубкам: исключено непосредственное воздействие мегаш: да гранулированный катализатор, что к? пркводат к его измельчении к диспергированию. При это« за счет повышения эффективности П£>ре.чезивангя ¡Jas скорость презрадеяая iroso- " ла увеличилась примерно на 30 %. Реактор полочного типа дополнительно снабжен устройством для полимеризация вздаяяиЕегося взобутклена. Это позволило органично совместить процессы деал-кклировашя и паяикеризацпя s одном аппарате.

Реактор с полимеризатором нзобуталена внедрен на Киевском заводе рйактивов, индикаторов, аналитических препаратов "КШГ. ХЪдовой эконоютеекгй э^вкт составляет 120 тыс. рублей (в ценах ISSI r.)J

Разработана технологическая схема получения прзсадки НГ--2246 оезэкульсионвык способом: в среде оргашчесхого раствори* теля на твердых катализаторах с использование« в качестве кон-деяскругацего агента формалина. По предварительным расчета« внедрение технологии позволит сократить то сравнения с экульсяов-воС конденсацией на I...2 порядка количество стоков; при этом загрязненность иг значительно нл.~е. Предложена новая конструкция каталгтлчсского реактора кощенсацгл, когэрьй сдяоБреканко выполняет роль отстоЗязка вс;а~яэщейся в ходе реакдак воле.

Дпробяготя ржЪгц. 15а?оряаш диссерташи дохладывалисз на 711 РесауйлакапмкЛ коя<?врввдвя "Повшзз'гив зф&ектввпэе?», со-

зерабнсхвоязжс прокгссо?. д шшрзхев кгжческгх прояаводата* (Львов, 1566 г.). 2 сокдарь-аоБе-г <ки "Оогрвсагеет а среазво-дгодаг оргаетчсскях реактивов* (Ерэвая, 1989 г.), на с ¿а<5сэ~ взмой кокфоро.вдл яо георл2 а щ-сямвв г«ргдаетг&22я а задки срвдах (Ленинград, 1990 г.), ШУ - XII научных конференциях Тернэлольского пединститута (1986,- 1932 гг.).

Публикации. По тема диссертыст опубликовано 13 работ, получено 8 авторских свидетельств яр. язоОратэшя,

Автср защищает:

- ковке конструкции реакторов ддя каталитических процессов в сасгеиз лгтдтость - твердое тело, сопровождающихся гаэо-ввдвлбщсм, з четности для деапсмяровакяа иоасла;

- прикеяи.-юсть термальной кинетической кодалн -^р.готй

го порядка с дезактивацией катализатора для описания ^процесса деалнплированяя ионола в присутствии твердых катализаторов;

- эДементарнув теорию разбрызгивания яадкой среды в го^-зонтальнкх реакторах с соосво установленной лопастной мешалкой;

- аналитически; доказанный эффект уменьшения пусковой людности криволинейно-лопастной кеиалки по сравнения с радиальной;

- новую техяслогическуа схему и конструкции реактора для получения 2>21-метпленбясфенолъ:щх антиоксидантов.

Структура и объе;.-. ряботк. Диссертация состоит из вв-зденля, тати: глаз, енесдов, библиогра.ак (171 название) и приложения, йбота излог/.ека на 219 страница* машноагсяого текста, ылгчая 23 стралпг&г пр::ло."еиня, содерчепт 37 р" г/ккоп и 25 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕР^ИЕ РАБОТУ

В порзо;"; глазе кратко изложены обц::е закономерности катализа г „еракеашвания в системе жидкость - твь-рдое тело, лроака-лязированн я обобщены публикации, посвященные реакции д валютирования ионола в присутствии гетерогенных катализаторов, рассмотрены характерные недостатки конструкций каталитических реакторов для процессов, осложненных выделением газоЕсщ фазы, дан критический анализ технологического производства антиокск— дакта НГ-2246. В конце главы обоснован выбор направления исследований по совершенствованию аппаратурного оформления реакции деалкилгрозалия ионола и технологической схемы получения йГ--22-16, сформулированы цель и задачи работы.

Во втогоГ: главе приедены результаты экспериментального исследования закономервоотей процесса деалншгровакая кзеолв в присутствии твердых катализаторов кгслотаого мпа.

Рвакдая деаштров&кия нонода (I на схеме) до целевого продукта 2ТЕ4\& (II) является елояной ■ последовательно-параллельной. Вкделякасйся нзобутилея С1У> частично поламергзует-сл, что приводах к ввкоксовиванав катализаторов внеокошлеку-лярш.Е продукта® полимеризации (У). Показано, что на сульфате железа, кроме основное, интенсивно протекает смежные ре-£Kiui3 ДЕСрродорцпонпрования II и обратная переалкалирования смеси I и побочного продукта 4-метЕЛфенола (III).

он ау от

М» 1

си, п

СИ,

in

v

Установлено, что интеяслЗпкацая верекешававая заиетво уве. личгвает степень превразенгя иокола х = I - х^ ( Хх - кассовая доля I в деалкЕлате, данные ГЕХ). Это свидетельствует о дафту-' згокногл характере процесса деалхгллровашя (рис. I).

Й1с. I. Злнянпе интенсивности пере-кеишангя (I, 2 - центробежное,число РеСкольдса Яе« = 2-10*; I',2'- 0) на текущую степень цреврааекгя пополз x(t]npa его деаляшпрованиз в

присутствии различных ».зталгзаторов: I, I - алжоспликат (фракдаа 3...5 на); 2, 2' - сульфат кеда на основе сшшхагедя (0,3...0,5 иг).

f.«

Оце.нки ко дуля Тиле п числа Шервуда показали, что дате пои интенсивном механическом перег^ешв-нпа реакция протекает во вн=ашедл(Куззонной области. Валенное оит'альное значение чис-;-.а ?ейнольдса составляет примерно 3-10°.

Установлено, что для всех рассмотренных катализаторов полная селективность 5 = % /х (- массовая доля 2ТБ4МФ в деад-килате) с ростом степени превращения ионола с ни дается (рис. 2). Это мотивирует целесообразность выбора типа реактора: с мешалкой периодического действия (или вытеснения). 0птишльнн2 рабочий температурный диапазон равен — 413...423 К.

йге. 2. Зависимость селективности s от степени превращения ионола х (Т = 423 л): о, 4 -сульфаты соответственно делеза и алюминия, носитель - салака-гель. Остальные обозначения те же, что на рис. I.

Расчет по форма&онш юшеигаеским уравнениям реакций различных порядков показал, что кинетика превращения ионола лучше всего описывается двухпарэиетрическим уравнением реакции 1-го порядка с дезактивацией катализатора (pza. 3):

-kAt

(I)

Псе кц~ начальная (t = 0) константа скорости реакцю; кА- константа скорости дезактивации катализатора. -

Рас. 3. Сравнение экспериментальных (точки) и рассчитанных на ПЗШ (сплошные линии) текущих значений массового содержания ионола х, в деалкилате. а - кинетические кривые (I): 6 - азе линейные анаморфозы: I, 2 - относительная массовая концентрация катализаторов X, =» 33 З.З'.З" -соответственно 36, 9 и 50 %•; 4 -30 %. Обозначения катализаторов соответствуют табл. X.

i t.4

Найлвдается тенденция увеличения константы скорости дезактивации с повышением активности катализаторов (табл. I). Все катализаторы является быстродезактивирукдишся, что ограничивает ьрекя их работы. В этой плане определенное преимущество имеет реактор периодического действия.

Таблица I

Характеристика твердых катализаторов реакции деалкиетроваазя исвола ТТ=423 К) по их активности и способности к дезактивации

Катализатор

:Обозначение

«к 1 »СП «к К

ч-1 Ч"1 ч-1 1 ч"1

0,30 0,29 0,30 0,13

0,61 0,58 1.8 0,30

2,5 2,2 6,9 0,50-

0,65 0,64 7.1 0,50

1.6 1.2 3,2 0,60

0,67 0,65 2,2 .0,19

А1203-£02 Сн504/&02 Ге2(3-04)уЛС2

Й V

1

2

3 З1

з11

4

* — литературные данные, А?"*4 рассчитывали кшс оптимальное значение из (I); я""- кз кинетического уравнения 1-го порядка при небольших степенях превраяеяия повода как -(Ы )/ьъ .

В третье^ главе изложена теория уноса твердых частиц из. жидкой фазы в горизонтальных аппаратах частичного заполнения с соосно установленной лопастной мешалкой, расочитада пусковая и рабочая иощносот криволинейно-лопастной мешалки, решена задача, оптлшэаваи форда криволинейной лопасти.

Существенным недостатком реакторов указанного типа, как показали опытные исследования, является вынос катализатора из . зоны реакции, что снижало интенсивность процесса. Аналитически доказано и экспериментальна подтверждено, что "основная причина внаоса - разбрызгивание реагентов у свободной поверхности при входе (выходе) вертикально вращаэдахся лопастей в смесь (из смеси); разбрызгивание г\жно практически устранить,, применяя криволинейные лопасти спиралевидной формы.

В первом приближении принималось, что степень разбрызгивания (безразмерная) каздым элементом лопасти определяется величиной кинетической энерппг <М , сообщаемой едингце массы аидкой среды у поверхности <}МЖ;

- ? -

-оо^Я'уЛЯ), (2)

где Х)л - нормальная составляющая окружной скорости элемента;

- угловая скорость вращения вал?; Я - радиус вращения зло—

цента; тл - ксэШицаент йога,и лопасти в плоскости вращения:

1-1

Ул

Здесь ср(Я) - уравнение кривой-до пасти в полярной системе координат (полюс - .ось вращения вала).

В сравнима условиях перемешивания максимально разбрызгивает радиальная лопасть; для криволинейной лопасти (Y* к D разбрызгивание будет меньшим. Дня "подобных" лопастей ( Я? = = , HZ - ИЦ?, JiT = Л-Г"* ) отношение усредненных по длкне лопасти степеней разбрызгивания (эффект уменьшения f )

<f>^<Us>/<f^>^^/jr^rlrlJr»fCTH>l, о (-i)

где г = Я/Rg, >1 - безразмерный радиус вращения точек лопасти; Л„ — радиус мешалки; /7, = I - радиус внутренних кроюк лопастей; J„, - относительная величина средних по времена зна.зний степени раз брызгаванзм.

Опытные данные свидетельствуют, что криволинейно-лопастная ысшалка позволяет в 10 н более раз уменьшить разбрызгивание реагентов по сравнении с радиальной (табл. 2).

Тайшща 2

Экспериментальные данные по разбрызгивания воды горизонтальными радиальной и криволинейно-лопастной мешалками ( гд = 2, кл -= 2,1 си, = 4,0 см, Яг» = 0,5 см)

(3)

л» с~г j fpag , * : ^ = 15 ( % » I) 30 fxp t « Woî = 15 Otf - 1/Э)

О.оО 0,5 0,3 0 0

1.0 ' 2,9 2,3 0,2 G

1.5 7,5 4.4 0,78 0

3,0 12,6 8,5 1,7 0,1

Z. 3 . 21,3 ■ 14,8 2,6 0,46

3,0 30.5 21,0 4,2 0,78

,, ж "■»вралей» чада odpairHoa, чем при количестве оборотов «M= ч 15, я .соответствует направлению вращения мешалки щ д,<5 Цщ А, ч о).

Upz AU = 15 к частоте вращения мешалки ft» » 1,5 feти = 7,3...9,6, что практически совпадает с рассчитанным да (•!) значением = 9. При малых п„ 9, что объясня-

ется превалированием над стааки инерции сил поверхностного натяжения. Опытная зависимость fin.,) вполне удовлетворительно согласуется с теоретически предсказуемой квадратичной (2).

йассчатана спиралевидная йоргл лопастей с шнишльныы раз-браатявашви у станок корпуса реактора (а.с. U596I3), что дало возможзооть устранить налипание на них частиц катализатора г

í [í/^"- t^-arcttfn'r^-i)*], ■ ■ (5)

inte А , fi > I - безразкер^ге параметры.

Уточненная модель разбрызгивания позволила рассчитать оптимальный уровень сгеси в реакторе (а.с. 1299614), соответству-пзпй лопасти в ввде развертки онруавооти, рггдаус которой равен расстоянию от оси вращения горизонтального вала до уровня cueca:

^-¡(R/tif-i'-arctglWM'-í. - (6)

Аналптичесг» доказано, что криволгшейно-допаетаая мешалка по сравнению с радиальной имеет кенызув пусковую модность. Это дает возможность уменьшить нагрузку ва привод в, период пуска . мешалки. Теоретически верхний предел пусковой мощности М», Вт:

где - количество лопастей мешалки; кл ~ высота лопасти, и;

- плотность ятогтосжн, яг/к®; «= 2Хп,~ яоаиааяьяое значе- • ше угловой скорости вращения мешалка, рад/с; С*(ЯО - коэффициент гидравлического ооцротавления лопасти. .

Эффект уые&ьшешш Nn во сравнена с "подобной" радиадьда-^подаотной ыеаалкой равен {ZA »unst)'. ~~~

С8)

аде > I соотношение "Енердаяадх" mgaocreE. ^ . _

Максимальное значение эффекта Су*-* 0, Mr 00 ) дриС* = = КС1» 2,2 (ЛеА>300) составляет — 50

Несчитанная величина рабочей тщзости совпадает с анало-. гички: значение« даш рааиально^лопбстной кешалки. .

Дая оптимизации формы кравожнейаой лопасти была сформулирована следующая задача:

где

(9)

1„„> 1 - безразмерная длина криволинейной лопасти. Наименьшув длину и, следовательно, материалоемкость гмеот лопасть в виде развертки окружности (« 2) или архимедовой сгорали ( рит « I) (рас. 4).

Вир. 4. Результаты решения на ШШ задачи (Э) оптимизации форна криволинейной лопасти, а - семейство спиралей уА = с г"4, б - Ф « ел' (а 4 I; л , в, £ -любые действительные числи:

1~5&;5 -:100Т ^ ~

-I # < I 1 д

Вас^таяше в рлках подави (8) оптимально» значение Хт" ~ ¡превышает 3...4 (С*" 2,2).

В четвертой главе описаны ноша конструкции реакторов для каталитических процессов в сяотема вдкость - твердое, сощювса-данщихся газовыделением, цриведены результаты экспериментааьшгг исследований эффективности работа некоторых лабораторных моделей реакторов для процесса деалгалировавия го кола.

Предложено семь реакторов нетрадиционной конструкции (а.о. П55289, 1159613, 1Ш167, 1194481, 1299614, 1323127, 1380770), что соответствует соврегленной тенденции удаления элементов "конструктивизма" при разработке хишгеесяпс реакторов. Во всех конструкция! учтена физические факторы, способствующие дегазации реакционной смеси и удалению хаза чз реактора.

В реакторе с горизонтальной зцжволянейно-ловастяой мешалкой л*""* щи высоких иятенсивностях перемешвешя практически исключен унос твердого катализатора из звдкой фазы (рас. 5). Оптимальные направления вращения вала (см. табл. 2) показаны ■ на рис. 5 б,в. Одно из преимуществ реактора по сравнению о традиционным вертикальным - лучше условия суопедарования за счет наличия вертикальной составляющей скорости потоков квдноста.

йгс. 5. Схета горизонтального реактора неполного заполнения с продольно BJaлгшцeЙcя криволинейно-лопастной мешалкой, а - продольный разрез; б, в - оптимальные варианты расположения уровня смеси (сечение А - А): I - привод; 2 - цгикндря-чосклй корпус; 3 - горизонтальный вал; 4 - лопасть э виде раэ-в тткл окружности (6); 5 - переливной патрубок; 6 - радиаль- ' яцй стеряань.

Рис. 6. Реактор орошения с неподв"1шнга слоями катализатора: I - корпус; 2 - решетка; 3 - слои катализатора; 4 - кршяха; 5 - ороситель;

6 - штуцер ввода к^аола;

7 - штуцеп вывода деалкилага;

8 - обой штуцер вывода изо-бутилена; 9 - патрубки-холо-дальннки отвс. 'д газа из сак-тшреактора.

- п -

Ríe. 7. Схема реактора l'.R: Лучейко для процессов, сопровождающихся газоввделеяи-ек: I- корпус; 2 - рубашеа;

3 - циркуляционная труба;

4 - вал; 5 - пропеллер; 6 -ротор; 7 - привод; 8 - всасывающий патрубок; 9 - трубка с катализатором: 10 -рассекатель; II, 12 - ляеаяя аздкости.

йгс. 8.- Полочный реактор конусного тип дон каталитических процессов в системе жадность - твердое, эдущх с вы-' делением реакцизктасаособпаг газов.

а - ¿содольяки разрез; б, в - вид корпуса сверху е возмокнкет схемалзз органкза*-оти потока жидкой фаэн: I, 2 -конические корпус к кркака соответственно; 3, 4 - щ-баг-ки; 5 - кольцевой желоо-паг-ка корпуса с катализатором;

6 - стенка жалоба корпуса:

7 - сплошная перегородка (я);

8 - перфорированное оггзретне; '9 - кольцевой желоб крижа;

10 - стета: П - патрубок отвода газа; 12 - ГГ^убсж 5ййдз хзлгах рэагэлгог; 15 -бок вывода хадтейх продуктов; 14 - полжэпизэтор гося газа{ 15 - патрубок слива;' 15 - яат % сбора ггвдтого аояакергзаг'а.

С целью янгежяфшнят газовыделения в стационарном сдое катализатора разработана конструкция полочного реактора орошение (рис. 6). Увеличении скорости выделения газа способствует низкое гидростатическое давление, обеспечиваема разимом орошения, и секционирование аппарата с выводом газа из каждой секции някяоннкма патрубками, которые одновременно выполняют роль обратных холодильников.

На рис. 7 изображен реактор, в котором эфаехтивная дегазация газожидиостной cueca достигается за о чет создания тонких пленок жидкости на внутреанай а внешней поверхностях циркуляционной трубы к рассекателя. Реакгор при тех же габаритах имеет в 2 и бо,.еа раз большую поверхность раздала жидкость -- газ ш сравнению о иааестяым конструктивным решением.

Оригинальный реактор полочного тина, дополнительно снабженный устройством для полимеризации выделяющегося язобутиле-на (рис. 8), характеризуется большой поверхностью раздела сис-теш твердое тало - жидкость - газ. Конструкция реактора позволяет эффективно- веста реакцию деалкшшрования в тонком слое катализаторе и органично совмвстжтЬ процессы деалкшшровання ионола я утндгаяции язобутилена в одном аппарате. Утилизированный нзобуталея в виде «врюго полимер-бензина может быть использован как исходное сырье пря получении васлтит одигокерсв, в качество тошава я т. п. ~ '

В пятой главе приведены аксперимеятальные данные по ис-саддованию "необычной" экстракции альдегидов растворами алкил-фенолов, описаны новые способ, технологическая схема и конструкция реактора дакполученая 2, 2^-метаденбис (4-метил-б-трет--бутилфенола) (щшсадга HT-224S).

Методами ШР, Ш&-спехтро скопай, гравиметрически я прямым синтезом доказано, 'тго реакция конденсации о-замешьняых фенола, в том числе 23Б4М5, с формальдегидом протекает через стала образования Н~камтюкса алкилфенол - мегаяенгликсигь:

\г

« <я

йшимальное начальное мольное соотношение' С^О - 2ТБ4Ж, при котором в органической фазе (раствор аякил фенола) образуется комплекс стехиометрического для реакции конденсации состава I : 2, равно примерно 3...4 (одяокрапгзя экстракция).

Выделение процесса кокплексообразованпя в отдельную стадию - насыщение раствора алкилфенола метило ^гликолем - составляет основу разработанной технологии получения 2, ¿¡^-нетглен-бисйенолов. Существенным ее преимуществом в отличие от известных (в ток числе бозэмульсиояЕш:) является возможность, используя дешевый а доступный формалин, вести реакцию в среде органического шстворитши на твердых катализаторах (табл. 3). Оо предварительным расчетам это позволит на 1...2 порядка уменьшить количество загрязненных сточных вод до ррэввояиэ о аса*»-вигыо* 3 ггзтсячгее врекя эгетльсяовной когаенсаниой.

тпЛянва 3

Синтез НГ-2246 пекгадическим способом С е з зцульсиокной ковдсяса-дай 2ХБ4© с СН-ДШ) о в присутствия кзооктана а катионатк КУ-1

Ерсш реахдаи, ч

Енход продукта» % от теор.

!Г=343 к : 34а я

______•__£.__

2 —• 25 39.; 56 61

4 44 28 67 68

6 52 63 72 70

I V оасхзор 2Т&ЗЮ. 73 % продукт (т. ял. 399...4иЗ X) Еда

От ;гассн 2ТБ4Ь®, ей.

Ба основании изложенного прадлогеаы гюгзв технологическая схеиа (рчс. Э) а конструкция реактора (а.е.- 1532485) для получения г/етллеябисфенолов.

Г::с. 9. Пришг тральная тех-яэлогическаз схеул установки для шлугивд? антцоксс-дантов 2,2-меккенбжг (4,6-дналхилфенмоз): I -¿¡ерник;

2 - сиасяталт— г-яствомтель:

3 - зкетсактор; 4 - реактор; 5 - кристаллизатор: о -сЕильтр; 7 - сушилка.

Огочнко г-сдз - разнят - содеркат в осаоаиоы фда-аляя низкой концентрации.

ВЫВОДЫ

1. На основании созданной теории разбрызгивания жидкой среды разработай даа реакторы частичного заполнения с горизонтальны:.:;: сцпрально-лопастиккп гезаякш.и, что позволило практически устранить разбрызгивание реагентов г унос катализатора

из зоны реакции. Оптимальный уровень смеси в реакторе соответствует лопасти в виде развертки окружности, радиус которой равен расстоячго от осп врадания "вала до уровня скеси.

2. Аналитически доказан эффект укенькения пусковой гоэдос-ти мешалки с криволинейными лопастямд по сравнению с радиальными, что позволяет уменьзлть пусковые перегрузки. Оптимальную форму при кики/ально.. м:атериало емкости тгежт лопасти в виде развертки окрушости и архимедовой спирали.

3. Предложено пять других кататитических реакторов нетрадиционной конструкции для процессов в системе жидкость - твердое тело, сопровочдаюЕИХся газовыделениек, в.частности для де-ал-",1лирования ионола до" 2-трет-бутил—^г-кетпдфеяола.'

4. Установлено, что для реакции деалкшшррванзя_ ионола в присутствии твердых катализаторов имеет место значительное внеинеди;М:Узиояяое торможение. Интенсификация перемеЕЛваяия стимулирует кассообкен и увеличивает скорость превращения ионола, но не выводит процесс из области внешней днйузии.

5. Показано, что формальная кинетика превращения ионола хорошо, описывается уравнением реакция 1-го порядка с дезактивацией катализатора. Быстрая потеря активности катализаторов связана с частичной полимеризацией выделяющегося в ходе реакпии деалкилирования ионола изобутняеяа.

6/ Предложена конструкция секционированного реактора ого-иенил с неподвияшки слоями катализатора. Эффективная дегазация pearertíOB достигается за сч°т низкого гцдроста-гчзского давления в слоях и Еывода газа иа катдой секции реактора.

7. Разработан реактор с наклонно врацапздкпся каталитическими трубками, в которое по сравнению с близк.—: конструктивным решением в 2 и более раз увеличена удельная поверхность раздела падкость - газ.

8. Реактор полочного :ипа с полимеризатором изобутилена внедрен н^ Киевском заводе "ЕЩГ, ГЪдовой экономический фект-составляет 120 тыс. рублей (в ценах I99X года).

9. Разработаны технологическая схема и конструкция реак-* тора для безэкульсионного получения 2,2^-метиенбис4енольвдх

присадок. .По предварительным расчетам это позволит на I...2 порядка уменьшить количество загрязненных сточных вод по сравнило с экульеяонясй конденсацией.

Основное еодесдакзв диееертяц-га кздо.-шно в следукита^пултекацзязс

I. л.с. П552Ь5 СССР, ;.lr5TJ ii Ol J JH/JB. Реактор для проведения гетьрогоиных катадитяческих процессов, идущих с выделена ем реакщонно-способнцх газов / К.Т. Городецкий, И.д. Лу-«orivo, П.Ц. ХЪрбовой, Л.Ь. Гарун.- Опубл.I5.U5.85. Рал. i.e. ij^bü СССР, 3 tu. Г 7/10. Реактор-смосгтелъ / Z.T. Городепкий, И.Д. Луч-элгоОпубл. U7.06.85. Бга. 21.

3. A.c. H6II67 СССР. ШИ"5 ß Ol J 8/10. Реактор для проведения mv.tronr^H о х-ишш^рСА^Л^г: гптя^эаторо« / К.Т. Городецкий, .i.A. лучеЫи, u.Z. Ibpicr;? ™ "р.- ОиуСхь.х^.иЬ.сй. .Sit. ."Ж.

4. Городецкий К.Т., Лучейко И.Д. реактор для проведения гетерогенных каталитических процессов, дцуцнк с вкчйлеаде:л реакщг-оняоспособиых газов // йзв. вузов, ашяя и хим. тохцол. -

- - isbö. - * b.i - с.■ iu2-104.

5. Лучелко Л.Д., Нэродещсий 2.Т. Реактор «яя проведения процессов с гранулированным катализатором // Там же. - й II. -

- С. I08-III.

й. '..г.. И$44Ы нас?, Ж-;3 3 Oi J S/04. Реактор / 2. Т. ГЬрояец-

-1'л. Я.д. Луч.зЛко, л.ь'. Г-ргя.-- оаубл. Jii.Jü.So. гаг. 44. 7. ^гсдесхяй ¿¡.Т., Луче.::«? .¡.Л. iicüieaoBaar.e reevörpan jsossc-

_реактора ;.лл s =..!>'(ученого лс.стг.лларсваак

-дг-spei-ortxi-i-HiCTüS'V'-ii.').» // Нефгешп^рао. 2 кз^гготаийЕ (Кгяв). - 1у6о. - йот. 30. - С. 66-69. z. Ог.йктроскошгаескоэ Есслегоьа.чге веагелекулярього взгшаодеЯ-стгдя 2-ггет-<5у*ил-4-:.гет.:д Ьсвола с «етйлвкглдколеа / Б.Д. IV-isnat, Л.И. Горбовой, »¡.Л. ¿учсйю, Л.О, ¡Ьхялая. - föes. 1937. - 8 с. - Деп. В УкитКНТЙ IÖ.ÜI.67, « 447. г. a.c. СССР, МКм3 В Gl F 7/10. реактор-скеснталь /

лучено, J.U. Бодров. - 3u.UJ.67. 5m. * 12.

10. A.c. 2ЬаЫа? С Cor, и Ol J 1У/1о. геактор И. Д. ..учеЧк^ / Я.Д. Лучейко. - Опубл. 15.07.87. Бюл. № 26.

11. Лучейко Я.Д., Бодров З.П. Об укеаьйешя разо^ызгивада» реак-сх;:пг)Г; с«е<?и в аппаратах с ?оризопталы;о р^одолочем.»?, .тс-

2i.ij7.ii7, .

12. A.c. 1380770 СССР, МКИ3 В 01 J 8/04. Реактор / И.Д .• Лучейко,. U.U. ХЬрбовой, В.П. Бодров и др. - 0публ.15.03.88. Бшг. MU.

13. Цшщук Б.Д., IbpcSoBOä П.Ы., Лучейко И.Д. К механизму реакции конденсации 2,4-диалкилфенолов с фэрмальдегидок. - Каев, 1988. - 10 о. - Лея. в УкрЯШНШ 25.üb.88, М I2bä.

14. Лучейко И.Д., Бодров B.U., 1Ърбовой Д.М. Разработка я исследование реакторов для деалкшшрования ионола на твердых катализаторах // УН Респ. коцф. "Оовыш. эффектквн., совершен-ствов. процессов и аппаратов хим. производств": Тез: докл. -- Львов, 1988. - Ч. 2. - С. 93-94. ,

т

15. ¡Разработка без эмульсионной технологии получения 2,2 -мети-ленбисфеаольньос стабилизаторов, исключающей образование большого количества загрязненных стоков / И.Д. Лучейко, Д.ш. 1Ьрбовой, В.Ц. Бодров и др. - Киев, 1989. - 17 с. - Дед. в УкрШИНТЙ 09.Ü2.89, £ 546.

16. IbpöoBoü U.U., Лучейко И.Д., Бодров В.П. Совершенствование технологической схемы производства присадки Агвдол-2 // 3-й семин.-совещ. "Потребители и производители орган, реактивов": Тез. докл. - Ереван, 1989. - С. В2-83.

17. Определение состава комплекса 2-трет-бутил-4-мэтилфенол :

: метиленгликоль весовым методом / И.Д. Лучейко, Я.М. Гум-ницкий, П.М. 1Ьрбовой, В.П. Бодров, - Киев, 1990. - 7 с.- Деп. в УкрНШЙТИ 20.02.90, J» 252. "

18. Д^кницкий Я.М., Лучейко И.Д., Бодров В.П. К расчету пусковой мощности кошалки с криволинейными лопастями // 6-я Все-еовз. конф. по теории и практ. переметив. в жидких средах: Тез. докл.'- Ленинград, 1990. - С. 45-46.

19. Лучейко И.Д., Гумвщкпй Я.М., Бодров В.Д. Элементарная теория -разбрызгивания жидкой среды в аппаратах с горизонтальной лопастной :<ешалкой // Tai,-, же. - С. 47.

20. A.c. 1632485 СССР, Ш13 Ъ Ol J В/02. Каталитический реактор конденсации / И.Д. Лучейко, Я.М. Гумнишши, В.П. Бодров и др. - Опубл. 07.03.91. Бвд. JE 9.

21. Совершенствование технологии получения аятиоксадаята 2.21--метиленбис(4-метил-6-трет-.бутилфенола) / И.Д. Лучейко, Я.М. Горбовой, В .Д., Бодров, Б.Д. Грнщук // Изв. вузов. Химия я хим. техкол. - 1991. - X 3. - С. 91-35. ,