ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Окисление алкилароматических углеводородов кислородов воздуха является основным способом получения ценных кислородсодержащих соединений (гидропероксиды, кетоны, спирты, кислоты и др.) и относится к числу газожидких процессов. Наиболее эффективные пути интенсификации данного процесса связаны с созданием благоприятных гидродинамических режимов и сводятся к увеличению межфазной поверхности, уменьшению диффузионных сопротивлений и обновлению поверхности контакта фаз. Увеличивая кинетическую энергию газа можно обеспечить одновременное проявление всех трех указанных факторов интенсификации.

Окисление углеводородов в реакторе с самовсасывающей мешалкой (РСВМ) идет с большой и селективно. Такое окисление можно провести как в кинетической, так и в диффузионной областях. При этом можно такие регулировать время пребывания, конверсию и кинетические характеристики кислорода (газа) в зоне реакции.

Реактор загружается углеводородом, который подлежит окислению. По достижении заданной температуры в реактор подается сухой воздух и включается мешалка. При вращении мешалки скоростью более 1500 об./мин., за счет центробежных сил в нижнем конце мешалки и внутри рабочего колеса, который опущен, создается разрежение, что способствует засасыванию газо-воздушной смеси обратно из над жидкостного пространства и диспергированию его в реакционном объеме. Тем самым обеспечивается многократная циркуляция воздуха через слой субстрата, что приводит к увеличению времени пребывания и конверсии кислорода.

Надо отметить, что эффективность окисления зависит от соотношения геометрических параметров реактора, а также от параметров самовсасывающей мешалки (размера рабочего диска, размера и количества отверстий на диске, диаметра полой трубки и т.д.). Применение мешалок определенной конструкции позволяют вести процесс окисления в кинетической области и способствуют увеличению газосодержания реакционной массы, регулированию размера пузырьков и концентрации на выходе из реактора, что важно для промышленных реакторов. Благодаря конфигурации (обтекаемости) эти мешалки испытывают наименьшее гидравлическое сопротивление со стороны жидкости. Соответственно увеличивается устойчивость реактора и снижается потребляемая мощность.

Рис. 1 Автоокисление кумола в разных реакторах.

1 - Барботажный реактор

2 - Реактор с пропеллерной мешалкой

3 - Реактор с самовсасывающей мешалкой

Т = 383 К, расход воздуха = 200 куб.см/мин.

Типы реакторов влияют не только на общую скорость окисления углеводородов, но и на соотношение и последовательность образования продуктов при других равных условиях. Сравнительные данные показывают, что наилучшие результаты получаются в РСВМ (см. рис. 1 и 2). В них процесс протекает с большой скоростью и более селективно по сравнению с другими реакторами. Например, селекативность по гидропероксидам составляет более 90% при глубине автоокисления этилбензола и кумола 15 и 40% соответственно, а органические кислоты образуются на порядок меньше, чем в случае окисления в барботажном реакторе.

Процесс окисления в РСВМ можно провести как в периодическом, так и в непрерывном режимах. Предложенный реактор используется и в других газожидкостных процессах, особенно в тех, когда газ очень дорогой или ядовит. Так как данная технология позволяет утилизировать газы и снижает вероятность загрязнения окружающей среды отходящими газами.

Рис. 2 Инициированное окисление кумола

Т = 383 К, расход воздуха = 200 куб.см/мин.

[ i ] = 0.01 моль/л. wм = 3600 об/мин

1 - Барботажный реактор

2 - Реактор с пропеллерной мешалкой

3 - Реактор с самовсасывающей мешалкой