РЕАКТОР СЕРНОКИСЛОТНОГО АЛКИЛИРОВАНИЯ
SULFURIC ALKYLATION REACTOR

Предлагаемый реактор предназначен для проведения процесса сернокислотного алкилирования изобутана олифенами на предприятиях нефтехимической промышленности.
Известно устройство для осуществления процесса сернокислотного алкилирования [Патент РФ №213861 МПК С07С 2/62] включающее реактор, емкость для приготовления эмульсии, имеющую с одного конца расположенный в центре под определенным углом выход, приспособление для впрыска в указанную емкость компонентов, причем приспособление для впрыска представляет собой систему установленных по оси форсунок, расположенных внутри емкости напротив выхода. Приспособление для впрыска включает следующие элементы: перфорированную пластину и форсунки.
К недостаткам данного устройства следует отнести сложность конструкции и относительно невысокую степень превращения вызванную низким качеством перемешивания реагентов.
Наиболее близким к предлагаемому является реактор сернокислотного алкилирования [Г.Л. Вихман, С.А. Круглое, Основы конструирования аппаратов и машин нефтеперерабатывающих заводов. - М.: Машиностроение. 1978. рис. 231, С. 2 39], содержащий устройства загрузки изобутана, серной кислоты, олефинов и выгрузки продуктов реакции, центральную трубу, корпус выполненный в виде горизонтальной цилиндрической емкости с двумя эллиптическими днищами, при этом реакционный объем цилиндрической емкости разделен перегородками на четыре каскада, в каждом из которых размещен вертикальный цилиндрический стакан с диффузором в нижней части, в зоне диффузора расположена мешалка, а во внутреннем объеме стакана по периметру установлены вертикальные реакционные трубы, а на поверхности стакана в верхней и нижней частях выполнены окна, для выводы паров и изобутана на поверхности цилиндрической емкости размещены штуцеры.
К недостаткам данного реактора следует отнести сложность конструкции и относительно невысокую степень превращения, вызванную низким качеством перемешивания реагентов.
Задача изобретения - создание реактора сернокислотного алкилирования несложной конструкции, позволяющего получать высокую степень превращения за счет высокого качества перемешивания реагентов и рациональной организации взаимодействия.
Поставленная задача достигается тем, что в реакторе сернокислотного алкилирования, содержащем устройства загрузки изобутана, серной кислоты, олефинов и выгрузки продуктов реакции, центральную трубу, корпус, выполненный в виде горизонтальной цилиндрической емкости с двумя эллиптическими днищами, при этом реакционный объем цилиндрической емкости разделен перегородками на каскады, в каждом из которых размещен вертикальный цилиндрический стакан с диффузором в нижней части, в зоне диффузора расположена мешалка, а во внутреннем объеме стакана по периметру установлены вертикальные реакционные трубы, а на поверхности стакана в верхней и нижней частях выполнены окна, для выводы паров и изобутана на поверхности цилиндрической емкости размещены штуцеры, вертикальные реакционные трубы имеют переменное поперечное сечение и расположены коаксиальными кольцевыми рядами, причем во внешнем ряду сечение реакционных труб изменяется от кругового в нижней части до квадратного в верхней, а во внутреннем ряду наоборот, кроме того окна в верхней части стакана имеют круглую форму и расположены вертикальными рядами, а в нижней части окна эллиптической формы причем большая полуось расположена вертикально, а в центральной части мешалки над ее лопастями установлены дополнительные лопасти треугольной формы, верхним концом заходящие в центральную трубу.
На фиг. 1 представлена схема реактора сернокислотного алкилирования.
На фиг. 2 показано расположение основных элементов (уменьшено).
Реактор сернокислотного алкилирования содержит устройства загрузки изобутана 1, серной кислоты 2, олефинов 3 и выгрузки продуктов реакции 4, корпус выполненный в виде горизонтальной цилиндрической емкости 5 с двумя эллиптическими днищами 6 и 7.
Реакционный объем цилиндрической емкости 5 разделен перегородками 8 на каскады, в каждом из которых размещен вертикальный цилиндрический стакан 9 с диффузором 10 в нижней части.
В зоне диффузора 10 расположена мешалка 11. Во внутреннем объеме стакана 9 по периметру установлены вертикальные реакционные трубы 12 и 13.
Вертикальные реакционные трубы 12 и 13 имеют переменное поперечное сечение и расположены коаксиальными кольцевыми рядами. Во внешнем ряду сечение реакционных труб 12 изменяется от кругового в нижней части, до квадратного в верхней, а во внутреннем ряду у реакционных труб 13 наоборот.
На поверхности стакана 9 в верхней и нижней частях выполнены окна 14 и 15. Окна 14 в верхней части стакана 9 имеют круглую форму и расположены вертикальными рядами, а в нижней части окна 15 имеют эллиптическую форму, причем большая полуось расположена вертикально.
Для выводы паров и изобутана на поверхности цилиндрической емкости размещены штуцеры 16 и 17 соответственно.
Привод мешалок осуществляется от электродвигателей 20.
Для подачи олефинов непосредственно к мешалке в корпусе расположена центральная труба 18. С целью интенсификации процесса перемешивания в центральной части мешалки 11, над ее лопастями, установлены дополнительные лопасти 19 треугольной формы, верхним концом заходящие в центральную трубу 18 позволяющие захватить олефины из центральной трубы 18 и направить их непосредственно в поток смеси (эмульсии) изобутана и серной кислоты, сформированный мешалкой 11.
Треугольная форма дополнительных лопастей 19 обеспечивает их компактность и не нарушает основной поток, сформированный лопастями мешалки 11.
Реактор сернокислотного алкилирования работает следующим образом.
Реагенты и катализатор поступают в аппарат через устройства загрузки изобутана 1, серной кислоты 2, олефинов 3. При вращении мешалки 11 происходит формирование эмульсии из изобутана и серной кислоты.
Поступающие из центральной трубы 18 олефины захватываются лопастями 19 и направляются в зону потока от мешалки 11.
Здесь происходит интенсивное перемешивание введенных компонентов и их транспортировка к реакционным трубам 12 и 13, в которых происходит реакция.
Продукты реакции и непрореагировавшие компоненты выводятся из внутренней полости стакана через окна 15 и попадают в следующую секцию где процесс повторяется.
Готовый продукт удаляется из реактора через устройство выгрузки продуктов реакции 4.
Благодаря тому, что вертикальные реакционные трубы 12 и 13 имеют переменное поперечное сечение и расположены коаксиальными кольцевыми рядами, причем во внешнем ряду сечение реакционных труб изменяется от кругового в нижней части до квадратного в верхней, а во внутреннем ряду наоборот, при движении в них реагентов происходит интенсивное поперечное перемешивание за счет дополнительных ускорений, вызванных переменной формой сечения реакционных труб.
В виду того, что окна 14 в верхней части стакана имеют круглую форму и расположены вертикальными рядами удается за счет разделения потока на отдельные струи наиболее эффективно отвести образованные пары.
Выполнение окон 15 в нижней части стакана эллиптической формы с размещением большей полуосью вертикально позволяет с меньшим гидравлическим сопротивлением и нежелательными турбулентными вихрями вывести поток из внутренней полости стакана.
Предлагаемый реактор сернокислотного алкилирования при сравнительно простой конструкции способен обеспечить высокий выход и качество продукта.