ISSN 1991-3087

Свидетельство о регистрации СМИ: ПИ № ФС77-24978 от 05.07.2006 г.

ISSN 1991-3087

Подписной индекс №42457

Периодичность - 1 раз в месяц.

Вид обложки

Адрес редакции: 305008, г.Курск, Бурцевский проезд, д.7.

Тел.: 8-910-740-44-28

E-mail: jurnal@jurnal.org

Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100
Яндекс.Метрика

Конструктивные недостатки реактора производства метиленхлорида методом термического хлорирования метана и возможные пути их устранения

 

Кривцова Ирина Александровна,

магистрант Волгоградского государственного технического университета.

 

Хлорпроизводные метана имеют важное практическое значение. Хлорметан CH3Cl (при атмосферном давлении – газ, tконд= 23,70С) применяют в качестве химического полупродукта в производстве силиконовых полимеров. Метиленхлорид (дихлорметан) CH2Cl2 (жидкость, tкип= 39,80С) используют в качестве растворителя. Хлороформ (трихлорметан) CHCl3 (жидкость, tкип= 61,20С) применяют для получения хладагента – фреона CHClF2, также используется в качестве растворителя в фармакологической промышленности, а также для производства красителей и пестицидов. Тетрахлорметан (четыреххлористый углерод) ССl4 (жидкость, tкип= 76,50С) применяют как растворитель, компонент некоторых пестицидов и главным образом для получения фреонов (ССl2F2 и ССl3F) [1].

Все эти производные можно получить термическим хлорированием метана в виде смесей разного состава. Процесс представляет собой систему последовательных реакций, протекает непрерывно при небольшом избыточном давлении в реакторе – хлораторе, время пребывания газов в зоне реакции 2,5-4,0 секунды [2].

На основной стадии синтеза проблемным узлом является конструкция реактора-хлоратора.

Производственный аналог – хлоратор, представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат с приварным днищем и крышкой, полый внутри, футерованный с установленным в центре кирпичным столбиком. Аппарат устанавливается на фундаменте или специальную несущую конструкцию с помощью опор – лап.

Исходная холодная смесь, ударяясь о центральный столбик, нагревается частично от стенок реактора, частично в результате перемешивания с горячим реакционным газом, и частично благодаря тепловому излучению от кирпичной кладки [3].

Режим движения газа в таких реакторах не известен и не может быть описан ни моделью идеального вытеснения, ни моделью идеального смешения, хотя, по-видимому, он близок к последней.

Реакции последовательного термического хлорирования метана выглядят следующим образом:

www.dmtoys.com.ua

В продаже - коляска Tako, цены ниже! Неликвидные остатки

dmtoys.com.ua

где k1, k2, k3, k4 – константы скорости реакций соответствующих стадий.

По данным работы [4] представлены соотношения констант , , , по которым можно сделать вывод, что константы скорости последовательных реакций термического хлорирования метана примерно одного порядка, поэтому управлять процессом можно регулируя время контакта реагентов. Время пребывания газовой смеси в зоне реакции влияет на процесс хлорирования. Данный режим движения газового потока в реакторах типа идеального смешения, не позволяет выдерживать требуемое для получения CH2Cl2 (метиленхлорида) время (2 сек.), поэтому долгое пребывания газовой смеси в зоне хлорирования приводит к образованию побочных продуктов, и процесс будет направлен в сторону более глубокого хлорирования метана – образование ЧХУ.

Поэтому, для оптимизации процесса получения CH3Cl (метилхлорида) и CH2Cl2 (метиленхлорида) целесообразно изменить тип реактора с РПС производственного аналога на РИВ. Также, с точки зрения удельной производительности, предпочтительны реакторы, близкие к модели идеального вытеснения; так как реакторы полного смешения невыгодны при доведении процесса до высокой степени конверсии, которая достигается в аппаратах идеального вытеснения.

На основании патента [5] предложена конструкция реактора газообразного хлорирования природного газа (метана). Реактор содержит корпус, крышку, днище, патрубок для подачи реагентов, патрубок для вывода продуктов реакции, размещенный части корпуса реактора, и внутренний стакан, установленный коаксиально корпусу, причем дно стакана совмещено с днищем реактора, а в центре дна стакана размещен патрубок для подачи реагентов. Через патрубок для подачи реагентов в реактор заведен смеситель реагентов, состоящий из двух труб. В предлагаемой конструкции процесс хлорирования природного газа осуществляется в адиабатических условиях. Продукты хлорирования, находящиеся в кольцевой полости реактора, термостатируют стакан реактора, обеспечивая стабильность процесса хлорирования. Тепло реакции удаляется с реакционными газами, выводимыми через патрубок в нижней части реактора. Отсутствие внутреннего рецикла реакционных газов исключает возврат метиленхлорида и хлороформа в зону хлорирования, что повышает селективность процесса и уменьшает образование четыреххлористого углерода.

Проведенные расчеты свидетельствуют о возможности применения аналогичного реактора на реальном производстве при условии, природный газ (метан) нагревается до t=3000С (573К). Таким образом, показано, что изменение конструкции реактора, приближенного к РИВ, улучшит селективность на 2%.

 

Литература

 

1.                  Лебедев Н.Н. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза: учебник для вузов. 4-е изд., перераб. и доп./Репринтное воспроизведение издания 1988 г. – М.: Альянс, 2013. – 592 с.: ил.

2.                  Регламент производства хлорметанов на Волгоградском ОАО «Химпром».

3.                  Розанов В.Н. Кинетика газофазного термического хлорирования метана / В.Н.Розанов, Ю.А.Трегер // Кинетика и катализ. – 2010. – Т.51,№5.

4.                  Arai T., Yoshida M., Shinoda K. // Kogyo Kagaku Zasshi (J. Chem.Soc.Japan.Ind.Chem.Soc.).1958.V.61.P.1231.

5.                  Патент №2396111 РФ. Реактор для хлорирования природного газа / Голубев А.Н., Дедов А.С., Денисов А.А. и др.. – 2009.

 

Поступила в редакцию 05.03.2014 г.

2006-2017 © Журнал научных публикаций аспирантов и докторантов.
Все материалы, размещенные на данном сайте, охраняются авторским правом. При использовании материалов сайта активная ссылка на первоисточник обязательна.