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 kémiai reakció kivitelezésére szolgáló ismert kapcsolási elrendezés vázlata. A 2. és 3. ábra a találmány szerinti kapcsolási elrendezés általános vázlatát mutatja be egyetlen desztilláló egység illetve két desztilláló egység alkalmazása esetén. A 4. ábra a találmány szerinti kapcsolási elrendezésnek azt a kiviteli alakját szemlélteti, amelyet akkor alkalmazunk, amikor a képződő termék forráspontja az A + B -*■ C reakcióegyenlettel leírható kémiai reakciónál a kiindulási anyagok forráspontja között helyezkedik el. Az 5. ábra a 4. ábrán bemutatott kapcsolási elrendezés egyszerűsített változata. A 6. ábra a találmány szerinti kapcsolási elrendezés kiviteli alakja arra az esetre, amikor az A+ B -» C reakcióegyenlettel leírható kémiai reakciónál a termék forráspontja magasabb a kiindulási anyagokénál. A 7. ábra a találmány szerinti kapcsolási elrendezés kiviteli alakja arra az esetre, amikor az A + B -» C reakcióegyenlettel leírható kémiai reakciónál a termék forráspontja alacsonyabb mindkét kiindulási anyagénál. A 8. ábra a találmány szerinti kapcsolási elrendezésnek az A -> B + C reakcióegyenlettel leírható kémiai reakciónál alkalmazott egyik kiviteli alakját mutatja be. A 2. ábrából kitűnik, hogy az 1 desztilláló egység, amely a 14 reakciókomponens-bevezetéssel/ bevezetésekkel és a 15 termékkivezetéssel/kivezetésekkel van ellátva, a 17 reakciókomponens-vezetéken és a 16 reakcióelegy-vezetéken keresztül van a 2 reaktorral összekapcsolva. A 3. ábra szerinti kapcsolási elrendezésnél az első 1 desztilláló egység nemcsak a 2 reaktorral, hanem egy további 1 desztilláló egységgel is össze van kapcsolva. Abban az esetben, ha az A + B -* C reakcióegyenlettel leírható kémiai reakciónál a C termék forráspontja magasabb az A reakciókomponensénél, alacsonyabb azonban a B reakciókomponens forráspontjánál, a 4. ábra szerinti kapcsolási elrendezést alkalmazhatjuk. Az A reakciókomponensnek a reakcióhoz szükséges teljes mennyiségét vagy annak egy részét az 1/A desztilláló egység tetejére vezetjük. Ezzel egyrészt az 1/A desztilláló egység fejrészének hűtését biztosítjuk, másrészt az A reakcíókomponens így elgőzölés után gázfázisban áll rendelkezésre, s a 3 hőcserélőben történő előmelegítés után közvetlenül a 2 reaktorba kerül. Ugyanakkor a B reakciókomponenst az 1/B desztilláló egység 4 visszaforralójába vezetjük, ahol keveredik a desztilláció során összegyűlt anyaggal, növelve ezáltal az 1 /B desztilláló egység belső cirkulációját, s ezzel a hő- és anyagátadást, másrészt viszont csökkenti a tartózkodási időt, és ennek folytán a B reakciókomponens esetleges termikus bomlását. A reakcióhoz a B reakciókomponenst az I/B oszlop aljáról vezetjük a 3 hőcserélőn át a 2 reaktorba. A 2 reaktorból a reakció lejátszódása után a C termék mellett reagálatlan kiindulási anyagokat is tartalmazó elegyet a 11 hűtőn át az 1/A desztilláló egységbe vezetjük. Az elválasztott C terméke' végül az 1/B desztilláló egység tetejéről a 10 és 12 hőcserélőkön át vezetjük el. Egyes esetekben a 4. ábrán bemutatott kapcsolási elrendezést még egyszerűbbé tehetjük, ha a 4 visszaforralót egybeépítjük az 1/B desztilláló egységgel, a 13 visszaforralót pedig az 1/A desztilláló egységgel. A találmány szerinti kapcsolási elrendezést tovább egyszerűsíthetjük, s az eljárást energetikai szempontból még kedvezőbbé tehetjük, ha az 1/A és 1/B desztilláló egység helyett egyetlen 1 desztilláló egységet alkalmazunk, az 5. ábrán látható módon. Ekkor az A reakciókomponenst az 1 desztilláló egység felső részére, a B reakciókomponenst pedig a 4 visszaforralóba adagoljuk, míg a 2 reaktorból távozó reakcióelegyet az 1 desztilláló egység közepére adagoljuk a 11 hőcserélőn történő átvezetés után. Kívánt esetben az 1 desztilláló egység középső részébe 5/A vaktányért és 5/B felső visszaforralót építhetünk be, s a C termék egy részét visszavezethetjük a 7 csővezetéken át az 1 desztilláló egységbe. Ha a 4 visszaforraló höigénye ezt lehetővé teszi, a visszaforraláshoz szükséges hőcserélő-felületet is beépíthetjük az 1 desztilláló egységbe, s ekkor a B reakciókomponenst közvetlenül az 1 desztilláló egység aljára tápláljuk be. Ha összehasonlítjuk az 5. ábrán vázolt, találmány szerinti kapcsolási elrendezést az 1. ábrán bemutatott ismert kapcsolási elrendezéssel, egyértelműen látható, hogy az A + B -* C reakcióegyenlettel leírható kémiai reakció kivitelezéséhez mintegy feleannyi készülékre van csak szükség a találmány szerinti eljárásnál. Már ez is jelentősen növeli az eljárás gazdaságosságát, azonban az üzemköltségek is lényegesen kisebbek a találmány szerinti eljárásnál. Abban az esetben, ha a C termék forráspontja magasabb mindkét kiindulási anyagénál, a 6. ábrán bemutatott kapcsolási elrendezést alkalmazhatjuk. Az A reakciókomponenst - teljes mennyiségben vagy annak egy részében - az 1 desztilláló egység tetejére, míg az A reakciókomponensnél magasabb forráspontú B reakciókomponenst az 1 desztilláló egység középső részébe vezetjük (a bevezetés pontos helyét az 1 desztilláló oszlopban fennálló viszo* nyok szabják meg, s ezt a szakember önmagában ismert módon meghatározhatja). A 6 csővezetéken keresztül növelhetjük vagy csökkenthetjük a B reakcíókomponensnek az oszlopba vezetett mennyiségét. Az 1 desztilláló egységből távozó A és B reakciókomponenst a 3 hőcserélőn átjuttatjuk a 2 reaktorba. A 3 hőcserélőben a reakciókomponensek a reakció hőmérsékletére melegednek. A C terméket és a reagálatlan A és B reakciókomponenseket tartalmazó reakcióelegyet a 2 reaktorból a 13 hőcserélőn át juttatjuk az 1 desztilláló egység megfelelő, részébe, ahol az elválasztott C termék az alul elhelyezkedő 4 visszaforralóba kerül, ahonnan elvezetjük. Természetesen itt is lehetőség van az eljárás hatásfokának a javítására. így az 1 desztilláló egységbe beépíthetjük az 5/A vaktányért és az 5/B felső visszaforralót; ezáltal tisztább B reakciókomponens távolítható el az 1 desztilláló egységből. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
