158390. lajstromszámú szabadalom • Üzemeljárás és berendezés kémiai reakciók elvégzésére és szabályozására a reakciókeverék forráspontján

3 158390 4 Találmányunk szerinti eljárásunknál a tisztán folyadékfázisban és a tisztán gőzfázishan eddig elvégzett, ismert folyamatos eljárások egyes mozzanatait felhasználtuk. így ismert eljárási fogásként alkalmazzuk azt, hogy a reakciót függőleges, fűthető reaktorban végezzük el, melynél a reagenseket a reaktor felső végén adagoljuk be, a reakciókeverék továbbhaladását a reaktor függőleges elhelyezésével biztosítjuk és a reakcióközeget a reaktor tetején elhelyezett deflegniátorban kondenzáljuk, melyen keresztül kívánt esetben eltávolítjuk a gőzállapotú reakciótermékeket. Az ilyen egyszerű csőreaktorban azonban a forrásponton levő, reagáló, heterogén rendszer egyensúlyban tartása, önmagában nem volna megvalósítható, különösen ipari méretekben. Találmányunk tárgya eljárás a reakciókeverék forráspontján, közel atmoszférikus nyomáson, kémiai reakciók folyamatos elvégzésére és egyidejűleg a reakcióban keletkező termékek egymástól, ill. a reakcióközegtől való folyamatos elválasztására, ipari méretekben, amely eljárást az jellemez, hogy a forrásban levő reakciókeverékből álló folyadék-gőz-oszlopot, melyben a reakció végbemegy, a lereagált reakciákeverék anyagából folyamatosan kialakított, állítható magassági folyadékoszloppal taríjuk hidrodinamikus egyensúlyban. Találmányunk értelmében egy U alakú reaktor egyik leszálló ágában egyenletes forrásban tartjuk a felül folyamatosan beadagolt reakciókeveréket, mimellett az U reaktor másik, a leszálló ághoz alul csatlakozó, felszálló ágában a leszálló csőből folyamatosan eltávozó lereagált reakciókeverékből forráspontja alatti hőmérsékleten folyadékoszlopot képezünk és — adott adagolási sebesség mellett — az U reaktor száraiban levő reakciókeverék közötti fajsúlykülönbség okozta hidrosztatikai nyomáskülönbséggel biztosítjuk az egyenletes áramlást, amely lehetővé teszi a kémiai reakció lefutását és adott esetben a reakciótermékeknek egymástól, ill. a reakcióközegtől való szétválasztását. Eljárásunk elvi vázlatát az 1. ábrán mutatjuk be: A reaktorrendszer az —1— reaktorcsőből és a —2— felszálló csőből áll. Az —1— reaktorcső képezi a leszálló ágat, a —2— cső a felszálló ágat. Az —1— leszálló ágban helyezkedik el a forrásban levő, folyadék-gőz állapotú —la— rendszer vagyis folyadék-gőz-oszlop, mely — 5 + 7 — magasságával tart egyensúlyt a —2a— folyadékoszlop —5— magasságával. Az —1— csővel annyi hőt közlünk, hogy a reakciókeveréket forráspontján tartsuk, tehát az —1— cső hosszában kialakuljon az —la:— folyadék-gőzoszlop. Ha tehát nem adagolunk újabb anyagot a rendszerbe, az —1— csőben forrásban tartott anyag a —2— csőben folyadékállapotban tartott anyaggal hidrosztatikai egyensúlyban van, a —2— folyadékoszlop —2b— felszínéről anyag nem távozik. A —3— deflegmátoron a forrásban levő anyag kondenzál, ill. esetleges bomlástermékek távoznak. A folyamatos eljárás megindítását az jelenti, hogy az —lb— adagolón keresztül reakció-5 keveréket adunk a rendszerbe (a reakciókeverék útját a rendszerben szaggatott vonallal jelöltük). A reakciókeverék" reagensekből és hígító- vagy oldószerekből áll. A reakciókeverék adagolásával a reakciórendszerbe lépő anyag 10 áramlása az —1— leszálló csőből a —2— felszálló csövön keresztül a nyilak irányában megindul és a —2b— elvezetőn keresztül folyamatosan annyi anyag távozik, mint amennyit az —lb— helyen a rendszerbe adagoltunk (ha nem 15 vesszük figyelembe a gőzállapotban a deflegmátoron keresztül távozó, a rendszer szempontjából általában kisebb mennyiségű anyagot), miközben az —1— leszálló csőiben a reakció végbemegy. A —2a— folyadékoszlop tehát fo-20 lyamatosan megújul, az adagolás sebességének megfelelően, miközben az ugyancsak állandóan megújuló anyagból álló —la— folyadék-gőzoszloppal hidrodinamikai egyensúlyi állapotban van. 25 Az —la— és —2a— oszlopok közötti hőmérsékletkülönbség szabja meg a két oszlop anyaga közötti faj súly-differenciát. A —2a— oszlop hőmérsékletét gyakorlatilag úgy kell megválasztanunk, hogy lehetőleg homogén folyadék fá-30 zisú oszlopot kapjunk, tehát abban ne, vagy alig legyen szilárd fázisú termékkiválás. Az ily módon megválasztott hőmérséklethez gyakorlati mérésekkel eseteriként mérjük ki a hozzátartozó megfelelő —5— folyadékoszlop magas-35 ságot. Az —1— leszálló csőben megy tehát végbe a kémiai reakció. A reagensek még egészen extrém reakciókörülmények között is kíméletesen vesznek részt a reakcióban, mert a for-40 rásban levő rendszer az állandó egyenletes hőmérsékletet biztosítja és ily módon a túlhevülés elkerülhetővé válik, míg a reaktortérből való időbeni eltávolítás a már végtermékké alakult molekulák további felesleges hőexpozícióját kü-45 szöböli ki. A találmányunk szerinti eljárás különösen magas forrásponton reagáló anyagok esetében alkalmazható előnyösen. Ilyen reakciókhoz célszerű, ha megfelelő inert magas forráspontú 50 oldó- vagy hígítószert választunk, amely reakcióközegként szerepel. Ilyen oldószerek például a difii olaj, vagy ásványolaj frakciók, ill. más, magas forráspontú, szerves vagy szervetlen oldószerek. Alacsonyabb hőmérsékletű re-55 akciókhoz •— ha a reakció szempontjából megfelelő — vizet is alkalmazhatunk. A reakcióközeg szabja meg döntő mértékben az egész reakcióikeverék forráspontját és ily módon a reakció hőmérsékletét. 60 A reakcióközeg forráspontjának megfelelően állítjuk be a reaktorcső fölött elhelyezett deflegmátor hőmérsékletét, tehát úgy, hogy a deflegmátoron keresztül a reakcióközeg (oldóvagy hígítószer) ne távozzon. A reakcióközeg a r.5 —2a— folyadékoszlop felszínéről a reakcióter-2