183981. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés az a+b-c és a-b+c reakcióegyenletekkel leírható kémiai reakciók kivitelezésére és a képződő termék elkülönítésére
1 183 981 2 A találmány tárgya eljárás és berendezés az A + B -> C és A -*• B + C reakcióegyenletekkel leírható kémiai reakciók kivitelezésére és a képződő termék(ek) elkülönítésére. A szerves vegyiparban gyakran állítanak elő valamely vegyüietet két másik vegyület reagáltatásával. A lejátszódó kémiai reakció általánosan az alábbi egyenlettel írható le: A + B-+C A folyamatot megvalósító hagyományos technológia sémáját az I. ábra szemlélteti. A kiindulási anyagként alkalmazott A és B komponenseket a 17 bevezetésen keresztül a 3 hőcserélőben előmelegítve vezetik a 2 reaktorba, amely adott esetben katalizátort is tartalmaz. A reakcióelegyet, amelyben a konverzió fokától függő arányban vannak jelen az A, B és C anyagok, a 16 kivezetésen távolítják el, sail hűtőben végzett lehűtés után frakcionálják, többnyire két szakaszban. Abban az esetben, ha például az A komponens a legalacsonyabb forráspontú, s a B komponens forráspontja magasabb a C termékénél, az 1/A desztilláló egységben az illékonyabb A komponenst különítik el, s a fenéktermékként visszamaradó B és C anyagokat az 1/B desztilláló egységben választják szét, ahol a C termék a fejpárlat, míg a B komponens a fenéktermék. Az elkülönített A és B kiindulási anyagokat visszavezetik a 2 reaktorba. A fenti folyamatot megvalósító hagyományos technológia szerint a részfolyamatok hőközlési/ hőelvonási feladatait a szokásos módon végzik el, a hőközlést kiforraló/hőcserélő, a hőelvonást pedig kondenzátor/hűtő segítségével hajtják végre. A desztillációnál alkalmazható készülékkialakítási megoldások számos változata ismert, így a belépő anyag előmelegítése a reaktorból kilépő termékkel és/vagy a desztillációs fenéktermékkel, a desztilláló oszlopok energetikai összekapcsolása, két oszlop helyett egyetlen alkalmazása közbülső megcsapolással stb. A desztillációs folyamatok energetikai optimalizálásával részletesen foglalkozik Földes és Fonyó „Rektifikálás” c. monográfiája, valamint az „Economics of Alternative Distillation Configurations” c. szakcikk [Process Design and Development, 1978. július 17.]. Azt találtuk, hogy az ismert eljárásnál felhasznált energiamennyiséget jelentősen csökkenthetjük, haazA + B->CésA->B + C reakcióegyenletekkel leírható kémiai reakciók kivitelezése során a reaktorba bevezetendő reakciókomponens(ek) legalább 50%-át a reaktorból távozó reakcióeleggyel együtt desztilláljuk, s az így elkülönített és előmelegített reakciókomponenst/komponenseket vezetjük a reaktorba. A találmány szerinti eljárás alapját az a felismerés képezi, hogy a reaktorból távozó, reagálatlan reakciókomponenst/komponenseket és terméket/ termékeket tartalmazó elegy alkotórészeinek desztillációval történő szétválasztásánál mind a teljes felhasznált energia, mind pedig a desztillációs szétválasztás hatásfoka szempontjából előnyös, ha a desztillációt a reaktorba bevezetendő reakciókomponens(ek) legalább 50%-ának jelenlétében végezzük. Ekkor ugyanis a desztillált reakciókomponensek előmelegítve, adott esetben gázfázisban állnak rendelkezésre a reaktorban lejátszódó reakcióhoz, a termékfekl pedig igen nagy tisztaságban különíthetők el. A találmány szerinti eljárás egyik változatánál az A + B -*■ C reakcióegyenlettel leírható kémiai reakciót vitelezzük ki, s különítjük el a képződő terméket. Az eljárásváltozat során a reaktorba bevezetésre kerülő A és B reakciókomponensek mennyiségének legalább 50%-át a reaktorból távozó reakcióeleggyel együtt desztilláljuk, majd a desztillációval a C terméktől elválasztott, előmelegített A és B rcakciókomponenseket vezetjük a reaktorba. Az A + B -* C reakcióegyenlettel leírható kémiai reakció találmány szerinti kivitelezésénél, ha a C termék forráspontja az A és B reakciókomponensek forráspontja között van, célszerűen úgy járunk el, hogy az A reakciókomponens mennyiségének legalább 50%-át az A reakciókomponenst fejtermékként elkülönítő desztilláló egységben fejrefluxként alkalmazzuk, a B reakciókomponens mennyiségének legalább 50%-át pedig a B reakciókomponenst fenéktermékként elkülönítő desztilláló egység visszaforralójába vezetjük. Az A + B -> C reakcióegyenlettel leírható kémiai reakció találmány szerinti kivitelezésénél, ha a C termék forráspontja magasabb az A és B reakciókomponensekénél, célszerűen úgy járunk el, hogy az A reakciókomponens mennyiségének legalább 50%-át a desztilláló egységben fejrefluxként alkalmazzuk, a B reakciókomponens mennyiségének legalább 50%-át pedig ugyanazon desztilláló egységnél a B reakciókomponens kilépési pontja alatti térbe vezetjük. Az A + B -*• C reakcióegyenlettel leírható kémiai reakció találmány szerinti kivitelezésénél, ha a C termék forráspontja alacsonyabb az A és B reakciókomponensekénél, előnyösen úgy járunk el, hogy az A reakciókomponens mennyiségének legalább 50%-át a desztilláló egységnél az A reakciókomponens kilépési pontja alatti térbe vezetjük, a B reakciókomponenst pedig ugyanazon desztilláló egység visszaforralójába vezetjük. A találmány szerinti eljárás másik változatánál az A -*■ B + C reakcióegyenlettel leírható kémiai reakciót vitelezzük ki, s különítjük el a reakciótermékeket. Ennél az eljárásváltozatnál az A reakciókomponens mennyiségének legalább 50%-át a reaktorból távozó reakcióeleggyel együtt desztilláljuk, és a desztillációval a B és a C terméktől elválasztott, előmelegített A reakciókomponenst vezetjük a reaktorba. A találmány szerinti eljárás kivitelezésére szolgáló kapcsolási elrendezés szerint a reakciókomponens-bevezetéssel/bevezetésekkel és termékkivezetéssel/kivezetésekkel ellátott desztilláló egység(ek) a reakciókomponens-vezetéken és a reakcióelegyvezetéken keresztül van/vannak a reaktorral összekapcsolva. A találmány szerinti kapcsolási elrendezést az ábrák segítségével részletesen ismertetjük. Az 1. ábra az A + B-+C egyenlettel leírható 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
