174092. lajstromszámú szabadalom • Eljárás gázfázisú és folyadékfázisú anyagok reagáltatására buborékoltató reaktorban
7 174092 8 2. példa Nitrogén(II)-oxidot hidrogénnel kénsavas közegben az 1. ábrán látható felépítésű buborékoltató reaktorban katalitikusán redukálunk. Ez a reaktor abban különbözik az 1. példában ismertetettől, hogy a gázbevezető nyílás alatti keresztmetszete nincs megnagyobbítva. Az eljárási paraméterek, azaz a gázbuborékok átmérője, a hőmérséklet, a nyomás, az áramlási sebességek, a reakcióközeg összetétele, a betáplált gáz mennyisége és az elvett termék mennyisége, azonosak az 1. példában megadottakkal. A reagáltatás utáni gázelegyet két helyen különítjük el, éspedig az 1 reaktor felső részén és a reaktort elhagyó folyékony reakcióközeg elvezetésére szolgáló vezetékbe épített 2 szeparátorból. Az 1 reaktor felső részén távozó gázelegyet keringtetjük, vagyis a reaktorba visszavezetjük. Az 1 reaktort elhagyó folyékony reakcióközegből elkülönített gázelegy összetétele a következő: h2 2,0 térfogatié NO 0,02 térfogatié N2 78,07 térfogatié n2o 19,83 térfogatié Ezt a gázáramot 2,59 nm3/óra mennyiségben a rendszerből elvezetjük. Az 1 reaktorba a 4 szivattyú és a 3 gázadagoló segítségével óránként 24,0 nm3 friss gázelegyet vezetünk. Az 1. példával végzett összehasonlításból kitűnik, hogy ha a reagáltatás után a gázelegy egy részét a reaktort elhagyó folyékony reakcióközegben diszpergálva vezetjük el a reaktorból, a folyékony reakcióközegtől elválasztjuk és a rendszerből elvezetjük, akkor egy tonna hidroxilamin-szulfátra vonatkoztatva a hidrogénfogyasztás 141,7 nm3-rel csökken. A reaktort elhagyó folyékony reakcióközegben diszpergált gázelegy közvetlenül lefúvatható a légkörbe, mert kicsi a nitrogén(II)-oxid-tartalma. A 2 szeparátorból a folyékony reakcióközeget az 5 szivattyúval távolítjuk el. 3. példa 15 méter magas és 0,93 méter átmérőjű buborékoltató reaktor felső részébe folyékony reakcióközegként folyamatosan betáplálunk egyrészt 100 m3/óra mennyiségben olyan keringtetett oldatot, amely 3,4 súly% hidroxilamin-szulfátot, 3,7 súly% ammónium-szulfátot, 16,9 súly% kénsavat és 76,0 súly% vizet tartalmaz, másrészt 2,12 m3/óra mennyiségben olyan friss oldatot, amely 22,75 súly% hidroxilamin-szulfátot, 3,65 súly% ammónium-szulfátot, 5,17 súly% kénsavat és 68,43 súly% vizet, valamint 5 súly% platinát tartalmazó szuszpendált katalizátort tartalmaz. A reaktor fenekétől számított 1 méter és 3 méter közötti magasságban elhelyezett buborékoltató egységen át 246 m3/óra mennyiségben 0,3-0,6 mm átmérőjű gázbuborékok alakjában tápláljuk be a reakcióban résztvevő gázelegyet, amely 50 térfogat% nitrogén(I)-oxidot és 50 térfogatié oxigént tartalmaz, illetve tulajdonképpen 123 m3 nitrogén(I)-oxidot és 27 m3 oxigént tartalmazó keringtetett gázelegy és 96 m3 friss oxigén elegyítése útján készült. Annak érdekében, hogy a reaktoron át keringtetett folyékony reakcióközeg mennyiségét és összetételét konstans értéken tartsuk, a rendszerből óránként 2,5 m3 keringtetett oldatot vezetünk el. A reaktor üzemeltetési nyomását 2 atmoszférára és hőmérsékletét 25 °C-ra, illetve a rendszer nyugalmi állapotában mérhető folyadékoszlopot 9 méterre beállítva óránként 78,7 m3 nitrogén(I)-oxid képződik az alábbi reakcióegyenlet szerint: (NH2OH)2 -H2S04 +02 ^ N20 + H2S04 + 3H20 A képződött nitrogén(I)-oxidot 82 térfogatié-os koncentrációban (a maradék 18 térfogatié oxigén) a reaktor felső részén vezetjük el. 1,0 m3 nitrogén(I)-oxidra számítva az oxigénfogyasztás 1,22 m3. 4. példa A 3. példában ismertetett eljárást megismételjük az ugyanebben a példában ismertetett reaktorban azonos üzemelési paraméterek mellett, azzal a különbséggel, hogy a reaktort elhagyó folyékony reakcióközeg elvezetésére szolgáló vezetékbe 1 atmoszféra nyomáson működtetett szeparátort szerelünk, amelyben óránként 82 m3 gázt választunk el a folyékony reakcióközegtől. Ilyen reaktor-kialakítás esetén az így elkülönített gázra jellemző a magas nitrogén(I)-oxid-tartalom (96 térfogatié) és az alacsony oxigén-tartalom (4 térfogatié). Ez egyrészt annak köszönhető, hogy a reaktor fenékrészén nagymértékben konvertált gázelegyet ragad magával a folyékony reakcióközeg, másrészt az elválasztó egységben nagy mennyiségű nitrogén(I)-oxid szabadul fel (a nitrogén(I)-oxid oldékonysága nagyobb az oxigénénél). A reaktor felső részén távozó gázelegy ugyanakkor 75 térfogatié nitrogén(I)-oxidot és 25 térfogatié oxigént tartalmaz. A reaktorba az utóbbi gázelegyből óránként 164 m3-t táplálunk be 82 m3 friss oxigénnel együtt. 1 m3 nitrogén(I)-oxidra számítva az oxigénfogyasztás 1,04 m3. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 4
