Практическое занятие № 5 Основные типы реакторов жидкофазного хлорирования

Процесс жидкофазного хлорирования в принципе состоит в том, что газообразный хлор пропускают через жидкую реакционную массу.

Реакционный узел (как и весь технологический процесс жидкофазного хлорирования) можно оформить как периодически или непрерывно действующий. Неза­висимо от этого основной аппарат, называемый хлоратором, дол­жен быть снабжен барботером для хлора, холодильниками для отвода выделяющегося тепла, необходимыми коммуникациями и контрольно-измерительными приборами. В реакторе для фотохи­мического хлорирования имеются также приспособления для осве­щения реакционной массы.

Схемы типичных аппаратов для жидкофазного хлорирования изображены на рисунке. Реакторы а и б периодические. Первый из них — хлоратор с мешалкой снабжен рубашкой и внутренними змеевиками для охлаждения. Барботер выполнен в виде трубы с колпаком; дробящим пузырьки газа. Для освещения в реакторе имеются ртутные лампы, вмонтированные в крышку и защищен­ные плафонами. Эти реакторы применяются теперь сравнительно редко ввиду их сложной конструкции. Для периодических процес­сов больше используется хлоратор колонного типа (рисунок б); в нем осуществляется внешнее охлаждение при помощи выносно­го холодильника, через который реакционная масса прокачивается насосом. Как и в других аппаратах колонного типа, барботер для хлора выполнен в виде перфорированной кольцевой трубы, а ртут­ные лампы монтируются в корпусе по всей высоте реактора.

На непрерывно действующих производствах иногда ведут про­цесс в колонных аппаратах с выносным охлаждением, но подачу органического реагента и отвод продуктов реакции осуществляют непрерывно (рисунок в). Ввиду протекания последовательно-па­раллельных реакций такой реактор смешения невыгоден для по­лучения индивидуальных продуктов. Однако его вполне можно применять для синтеза смесей полихлоридов с определенной брутто-формулой (полихлорпарафина, полихлорбутанов и полихлорпентанов). Для непрерывного получения промежуточного продукта хлорирования больше подходят хлораторы колонного типа работающие по принципу вытеснения (рисунок г). В них невоз­можно избежать продольного перемешивания, которому при пря­мотоке газа и жидкости (как это изображено на схеме) благопри­ятствует повышение плотности жидкости при ее движении вверх. При противотоке (подаче газа снизу, а жидкости сверху) обрат­ному перемешиванию способст­вует движение вверх пузырьков газа, увлекающих за собой погра­ничные слои жидкости. В этих хлораторах для уменьшения вред­ного эффекта продольного пере­мешивания используют внутрен­нее охлаждение при помощи змее­виков или вертикальных труб. Можно также применять каскад реакторов типа в или г, что повы­шает выход промежуточного про­дукта хлорирования.

Все хлораторы обычно снабже­ны обратными холодильниками (на рисунке не показаны), пред­назначенными для конденсации паров, уносимых из реактора об­разующимся хлористым водоро­дом, и возвращения конденсата в аппарат. При этом в отходящем газе допускаются лишь следы хлора.

Следует отметить, что в рас­смотренных хлораторах условия неодинаковы в разных точках по высоте аппарата. Это происходит по той причине, что состав газа в проходящих через жидкость пу­зырьках изменяется по мере их движения вверх: они все более обогащаются хлористым водородом, вследствие чего парциальное давление хлора и его содержание в жидкости падает и это ведет к уменьшению скорости реакции.

Рисунок 57- Основные типы хлораторов для жидкофазного процесса:

а – реактор периодического действия с мешалкой и внутренним охлаждением;

б – реактор периодического действия с выносным охлаждением; в – реактор смешения непрерывного действия с выносным охлаждением; г – реактор вытеснения с внутренним охлаждением.

Таким образом, верхняя часть аппа­рата работает менее производительно, и наибольшая тепловая на­грузка приходится на ту зону, которая расположена непосредствен­но над барботером для хлора. При работе с инициаторами необходимо также учитывать изменение интенсивности процесса ввиду постепенно уменьшения их концентрации.