Патент на изобретение №2200171

(54) СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОГО ПРОВЕДЕНИЯ ГАЗОЖИДКОСТНЫХ РЕАКЦИЙ

(57) Реферат:

Изобретение относится к способу проведения газожидкостных реакций, которые протекают с участием механизма диспергирования газа в жидкости и жидкости в газе. Способ непрерывного получения продуктов полиприсоединения алкиленоксида и инициатора роста цепи с по меньшей мере одним активным водородным атомом включает следующие стадии: а) подготовку n реакционных установок, у каждой из которых предусмотрены трубчатый реактор и теплообменник, расположенный по ходу движения технологического потока после этого трубчатого реактора, б) подачу в реактор первой реакционной установки инициатора роста цепи, предварительно нагретого до заданной температуры, и алкиленоксида, в) проведение взаимодействия инициатора роста цепи с алкиленоксидом с получением первой смеси, г) охлаждение первой смеси с помощью теплообменника, д) подачу в реактор следующей реакционной установки охлажденной смеси и алкиленоксида, е) повторение цикла стадий до последней реакционной установки и затем выгрузку последней смеси, содержащей целевой продукт. Технической задачей изобретения является разработка способа получения продуктов полиприсоединения алкиленоксидов, который можно было бы применять при любых инициаторе роста цепи, катализаторе и алкиленоксиде, с повышением общей производительности установки и качества продукта. 11 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к способу проведения газожидкостных реакций, которые протекают с участием механизма диспергирования газа в жидкости и жидкости в газе.

В частности, объектом настоящего изобретения является способ непрерывного получения продуктов полиприсоединения алкиленоксидов путем проведения реакции аддитивной полимеризации с инициатором роста цепи, который содержит по меньшей мере один активный водородный атом.

Эти продукты, в частности продукты полиприсоединения этилен- и пропиленоксидов, используют главным образом в качестве неионогенных поверхностно-активных веществ и полиэфирполиолов.

Неионогенные поверхностно-активные вещества очень широко применяют в качестве смачивающих агентов, диспергаторов, стабилизаторов, эмульгаторов и антиэмульгаторов, пеногасителей и пенообразователей, а также в более общем случае в качестве вспомогательных химических средств и функциональных жидкостей для обработки текстильных материалов, бумаги, целлюлозы, в фармацевтической, пищевой промышленности, в составе косметических средств, красок, полимеров, при извлечении и переработке минералов, при современных методах извлечения и выделения в нефтедобывающей промышленности. В частности, следует упомянуть применение неионогенных поверхностно-активных веществ на основе натуральных и синтетических жирных спиртов в качестве основных компонентов при приготовлении бытовых и промышленных синтетических моющих средств, а также полиэфирполиолов в качестве основных промежуточных продуктов при приготовлении полиуретанов (жестких, полужестких, гибких пеноматериалов, эластомеров, клеев, герметиков и т.д.).

В патенте Италии 1226405 описан способ получения продуктов полимеризации алкиленоксидов с использованием в качестве исходного материала алкиленоксидов, причем наиболее широко применяют этилен- и/или пропиленоксиды, и соединений, содержащих активный или подвижный водородный атом, вместе с пригодными для этой цели катализаторами. В способе по этому патенту применяют двухсекционный реактор, верхнюю секцию которого называют газожидкостным реактором, а нижняя, расположенная практически горизонтально, представляет собой накопительный сосуд. Газожидкостная реакция протекает в верхней секции, причем инициатор роста цепи подают из множества распылительных сопел на центральный распределитель, тогда как нижняя часть корпуса выполняет функции приемника и предназначена также для возврата материала в процесс через насос и внешний теплообменник, причем реакционный продукт, поступающий из верхней секции, вновь направляют в эту последнюю для продолжения реакции полимеризации.

Однако способу, описанному в вышеуказанном патенте, присущи некоторые недостатки. Прежде всего, поскольку в патенте речь идет о полунепрерывном процессе, производительность на единицу времени существенно ограничена необходимостью периодической выгрузки содержимого реактора.

Поскольку предусмотрены внутренние распределители, соотношение поверхность/объем (S/V) в реакторе, применяемом в этом способе, оказывается очень высоким, увеличивая тем самым возможность для протекания вторичных реакций. Наличие внутренних распределителей также создает внутри реактора мертвые пространства, которые затрудняют опорожнение и очистку этого реактора, усугубляя тем самым проблемы, возникающие при замене одного получаемого продукта другим.

Необходимо также отметить, что движение самотеком реакционного продукта, который накапливается в верхней, горизонтальной секции и затем стекает по каналам вниз, в нижнюю секцию, инициирует обратную диффузию и дополнительное воздействие окислительной атмосферы.

В патенте США 4261922 описан способ непрерывного получения продуктов полимеризации алкиленоксидов с использованием в качестве исходного материала 1,2-алкиленоксидов и содержащего гидроксильные группы соединения, выбранного из группы, включающей воду и моно-, ди-, три- и полиалифатические спирты. Этот способ осуществляют с применением змеевикового реактора, длина которого составляет по меньшей мере 1,2 м и который погружен в соответствующую теплообменную текучую среду. Смесь гидроксилсодержащего соединения со щелочным катализатором непрерывно подают в этот реактор и вводят в контакт с 1,2-алкиленоксидом, дозируемым с помощью множества устройств, размещенных по всей длине реактора. Для оптимизации кинетики реакции эти дозирующие устройства размещены через такие интервалы, при которых в каждой точке обеспечивается создание оптимальной концентрации непрореагировавшего оксида.

Тем не менее процессы, проводимые в таком реакторе, характеризуются серьезным недостатком, состоящим в крайней жесткости режима, поскольку он не дает возможности для какого-либо варьирования реакционных параметров, таких как температура, тип инициатора роста цепи и т.д. Фактически каждый раз, как происходит какое-нибудь изменение, возникает необходимость повторного регулирования положения дозирующих устройств вдоль всего змеевика, поскольку именно вследствие такого изменения происходит изменение концентрации непрореагировавшего оксида. Следует также отметить, что как бы ни отличалась скорость реакции полимеризации на стадии инициирования от скорости полимеризации на стадии роста цепи, дозирующие устройства невозможно разместить вдоль реактора через равные интервалы. Таким образом, изменение технологических параметров требует самостоятельного повторного регулирования в соответствии с каждым из них.

Исходя из вышеизложенного, в основу настоящего изобретения была положена задача разработать такой способ получения продуктов полиприсоединения алкиленоксидов, который можно было бы применять при любых инициаторе роста цепи, катализаторе и алкиленоксиде и который позволял бы также решить вышеупомянутые проблемы.

В соответствии с изобретением указанная задача решается с помощью способа непрерывного получения продуктов полиприсоединения алкиленоксида и инициатора роста цепи, который содержит по меньшей мере один активный водородный атом. Этот способ отличается тем, что он включает следующие стадии:
а) подготовку n реакционных установок, где n обозначает целое число от 2 до 100, у каждой из которых предусмотрены трубчатый реактор, который ориентирован практически вертикально и включает верхнюю часть и нижнюю часть, и теплообменник, расположенный по ходу движения технологического потока после этого трубчатого реактора, причем трубчатый реактор снабжен по меньшей мере одним первым питающим устройством для подачи алкиленоксида, по меньшей мере одним вторым питающим устройством и выпускным отверстием, при этом указанные устройства размещены на внутренней поверхности верхней части трубчатого реактора,
б) подачу в реактор первой из n реакционных установок инициатора роста цепи, предварительно нагретого до заданной температуры, с помощью по меньшей мере одного второго питающего устройства и алкиленоксида с помощью по меньшей мере одного первого питающего устройства,
в) проведение взаимодействия инициатора роста цепи с алкиленоксидом с получением первой жидкой смеси, содержащей промежуточный продукт,
г) охлаждение первой жидкой смеси с помощью теплообменника,
д) подачу в реактор второй из n реакционных установок первой жидкой смеси с помощью по меньшей мере одного второго питающего устройства и алкиленоксида с помощью по меньшей мере одного первого питающего устройства,
е) проведение взаимодействия первой жидкой смеси с оксидом с получением второй жидкой смеси,
ж) повторение стадий г), д) и е) в каждой из остальных n-2 реакционных установок с получением n-ной жидкой смеси, содержащей целевой продукт,
з) охлаждение и выгрузку n-ной жидкой смеси, содержащей целевой продукт.

Понятие “трубчатый” в контексте настоящего описания используется применительно к удлиненному корпусу любого типа с сечением любой формы и размеров. Кроме того, это понятие охватывает реакторы с двумя различными диаметрами, с коническим концом и грибовидные реакторы.

Инициаторы роста цепи, которые могут быть использованы в способе по настоящему изобретению, представляют собой соединения, содержащие по меньшей мере один активный водородный атом в соответствии с тем конечным продуктом, который необходимо получить. В качестве примеров таких инициаторов роста цепи можно назвать алкилфенолы, такие как октилфенол, нонилфенол, додецилфенол, динонилфенол, тристирилфенол; натуральные и синтетические жирные спирты и их смеси, такие как дециловый спирт, тридециловый спирт, олеиловый спирт, олеилацетиловый спирт, цетилстеариловый спирт, ланолин, холестерин, ацетилендиол; жирные амины и гидрогенизированные амины, такие как лауриламин, олеиламин, кокоамин, амины твердых жиров и соевые амины, соевые иминопропиленамины, абиетиламин; амиды жирных кислот, такие как лауриламид, стеариламид, амиды, дериватизированные из жирных кислот кокосового, соевого масел и твердых жиров; жирные кислоты, такие как кислоты кокосового масла, лауриновая кислота, кислоты твердых жиров, стеариновая, пальмитиновая, олеиновая, миристиновая, линоленовая, абиетиновая и нафтеновые кислоты; сорбитановые эфиры, такие как монолаурат, монопальмитат, моностеарат, моноолеат, моноабиетат, дилаурат, тристеарат, триолеат, пенталаурат, гексаолеат, гексастеарат; моноглицериды и моностеараты, например, кокосового масла и глицерина; сложных эфиров пентаэритрита, таких как монолаурат, моноолеат и ланолин; этиленгликоли, такие как моно-, ди-, триэтиленгликоли и полиэтиленгликоли; пропиленгликоли, такие как моно-, lи-, трипропиленгликоли и полипропиленгликоли; этиленоксид-пропиленоксидные блок-сополимеры и их неупорядоченные последовательности на основе различных инициаторов роста цепи, такие как жирные амины, жирные спирты, глицерин, дипропиленгликоль и т.д.; масла, такие как касторовое масло, гидрогенизированное касторовое масло, жир норки, твердые жиры, талловое масло; меркаптаны, такие как додецилмеркаптан, аммиак и спирты формулы ROH, где R означает С₁-С₄алкил.

В предпочтительном варианте способ по настоящему изобретению осуществляют с использованием алкиленоксида, выбранного из группы, включающей этиленоксид, пропиленоксид, бутиленоксид и их смеси.

Для начала реакции алкоксилирования, для ее ускорения, а также всегда, когда это необходимо, инициатор роста цепи смешивают с катализатором в смесительной установке, расположенной по ходу движения технологического потока до реакционной установки. В особенно предпочтительном варианте выполнения изобретения катализатор выбирают из группы, включающей гидроксиды и алкоголяты щелочных металлов и гидроксиды щелочно-земельных металлов. Однако можно выбрать даже кислотные катализаторы, хотя они не предпочтительны, поскольку им присущ недостаток, состоящий в повышении концентрации диоксана в продукте или водном растворе.

Инициатор роста цепи и катализатор целесообразно направлять на стадию сушки в установке, расположенной по ходу движения технологического потока до первой из n реакционных установок и после смесительной установки, что дает возможность удалять воду, выделяющуюся при образовании алкоголята, воду, в которой растворяют катализатор, и всю влагу, которая содержится в инициаторе роста цепи. С этой целью применяют испаритель с падающей пленкой, в котором для ускорения удаления воды атмосферу можно откачивать с созданием вакуума различной степени. В этом испарителе высушиваемую смесь заставляют стекать вдоль его нагретых стенок в виде тонкой пленки, обеспечивая, таким образом, высокий массо- и энергообмен. Однако предлагаемый способ не исключает возможности применения других обычных выпарных аппаратов.

В предпочтительном варианте предусмотрены пятнадцать реакционных установок, разбитых на три группы по пять установок, которые размещены каскадом. Также в предпочтительном варианте для одной или нескольких реакционных установок, начиная с последней, предусмотрены обводные линии на случай проведения реакции такого типа, когда требуется более кратковременная общая продолжительность пребывания в этих реакторах.

В особенно предпочтительном варианте осуществления способа по изобретению n-ную жидкую смесь направляют на стадию, на которой снижают содержание в ней свободного алкиленоксида. С этой целью предусмотрено наличие одного или нескольких цилиндрических реакторов, продольная ось каждого из которых ориентирована практически вертикально и каждый из которых снабжен питающим устройством для подачи жидкой смеси и выпускным отверстием. В одном или нескольких таких реакторах алкиленоксид и инициатор роста цепи, которые все еще могут находиться в смеси, взаимодействуют до тех пор, пока содержание свободного оксида в смеси, включающей реакционный продукт, не понизится до уровня не более 1 част./млн. Во избежание обратной диффузии жидкость, которая истекает через реактор (реакторы), необходимо, насколько это возможно, удерживать в спокойном состоянии. Таким образом достигается одинаковая продолжительность пребывания, обеспечивающая практически полный расход свободного алкиленоксида.

В особенно предпочтительном варианте способа по настоящему изобретению стадию снижения содержания свободного алкиленоксида в реакционном продукте осуществляют в трех реакторах, размещенных каскадом.

В предпочтительном варианте в качестве устройств для подачи алкиленоксида и инициатора роста цепи в реакционные установки применяют распылители, каждый из которых представляет собой полый корпус по существу в форме усеченного конуса, выступающего от стенки внутрь реактора на конце большего диаметра, на котором эти распылители сообщаются с соответствующими каналами для подачи реакционной смеси и алкиленоксида, причем в этом полом корпусе выполнено множество форсунок, которые равномерно распределены по всей его поверхности.

Следует подчеркнуть, что форма усеченного конуса распылителей позволяет ориентировать форсунки в реакторе таким образом, чтобы они тонко распыляли жидкость в виде конуса с широким углом.

В другом варианте для подачи и распределения алкиленоксида и инициатора роста цепи можно применять обычные устройства, такие как форсунки Вентури и форсунки иного типа.

Способ по изобретению можно осуществлять проведением непрерывного процесса, что, следовательно, дает возможность повысить общую производительность установки и существенно упрощает ее техническое обслуживание, очистку и т.д.

Способ по изобретению позволяет также проводить данную реакцию с большей безопасностью, обусловленной тем, что общий объем, занимаемый свободным алкиленоксидом во время реакции, значительно меньше того, который им занят в установке известной конструкции. Поскольку оксид подают небольшими порциями вдоль всего пути реакционного потока, преобладающая часть свободного оксида расходуется немедленно, причем его концентрация вдоль всего пути реакционного потока поддерживается на постоянном и относительно низком уровне. Благодаря постреакционной стадии, на которой содержание свободного оксида в конечном продукте во всех случаях уменьшают до очень низкого уровня, также значительно ослабляется нежелательное влияние процесса в целом на окружающую среду, что позволяет исключить проведение дегазационных операций, которые обычны по завершении периодического технологического процесса. Поскольку данный процесс непрерывен, благодаря отсутствию перекрестного загрязнения примесями из-за замены одного целевого продукта другим в случае периодических процессов повышается также качество продукта.

Способ по изобретению можно также осуществлять с использованием широкого спектра инициаторов роста цепи и можно легко адаптировать к кинетике любого типа и целевому продукту любого типа, получая возможность во всех случаях добиться его оптимального качества.

Достигается это благодаря тому, что продолжительность пребывания в каждом реакторе можно легко варьировать регулированием в нем уровня жидкости с помощью соответствующего компьютера. Что касается способа по настоящему изобретению, то общую продолжительность пребывания можно также регулировать исключением одной или нескольких реакционных установок применением соответствующих обводных линий.

В настоящем изобретении предлагается также способ непрерывного получения продуктов полиприсоединения алкиленоксида и инициатора роста цепи, который содержит по меньшей мере один активный водородный атом, отличающийся тем, что он включает следующие стадии:
а) подготовку реакционной установки, у которой предусмотрены практически вертикальный трубчатый реактор, включающий верхнюю часть и нижнюю часть, и теплообменник, расположенный по ходу движения технологического потока после этого трубчатого реактора, причем трубчатый реактор снабжен по меньшей мере одним первым питающим устройством для подачи алкиленоксида, по меньшей мере одним вторым питающим устройством и выпускным отверстием, при этом указанные питающие устройства размещены на внутренней поверхности верхней части трубчатого реактора,
б) подачу в реактор этой реакционной установки инициатора роста цепи, предварительно нагретого до заданной температуры, с помощью по меньшей мере одного второго питающего устройства и алкиленоксида с помощью по меньшей мере одного первого питающего устройства,
в) проведение взаимодействия инициатора роста цепи с алкиленоксидом с получением жидкой смеси, содержащей целевой продукт,
г) охлаждение жидкой смеси с помощью теплообменника.

Далее, в изобретении предлагается способ непрерывного получения алканоламина с использованием в качестве исходных продуктов аммиака и этиленоксида или пропиленоксида, отличающийся тем, что он включает следующие стадии:
а) подготовку n реакционных установок, где n обозначает целое число 2-100, у каждой из которых предусмотрены практически вертикальный трубчатый реактор, включающий верхнюю часть и нижнюю часть, и теплообменник, расположенный по ходу движения технологического потока после этого трубчатого реактора, причем трубчатый реактор снабжен по меньшей мере одним первым питающим устройством для подачи этиленоксида, по меньшей мере одним вторым питающим устройством и выпускным отверстием, при этом указанные питающие устройства размещены на внутренней поверхности верхней части трубчатого реактора,
б) подачу в реактор первой из n реакционных установок аммиака, предварительно нагретого до заданной температуры, с помощью по меньшей мере одного второго питающего устройства и алкиленоксида с помощью по меньшей мере одного первого питающего устройства,
в) проведение взаимодействия аммиака с этиленоксидом с получением первой жидкой смеси, содержащей промежуточный продукт,
г) охлаждение первой жидкой смеси с помощью теплообменника,
д) подачу в реактор второй из n реакционных установок первой жидкой смеси с помощью по меньшей мере одного второго питающего устройства и этиленоксида с помощью по меньшей мере одного первого питающего устройства,
е) проведение взаимодействия первой жидкой смеси с оксидом с получением второй жидкой смеси,
ж) повторение стадий г), д) и е) в каждой из остальных n-2 реакционных установок с получением n-ной жидкой смеси, содержащей целевой продукт,
з) охлаждение и выгрузку n-ной жидкой смеси, содержащей целевой продукт.

В настоящем изобретении предлагается также способ непрерывного получения гликолевого эфира из этиленоксида и спирта формулы ROH, в которой R обозначает С₁-С₄алкильную группу, отличающийся тем, что он включает следующие стадии:
а) подготовку n реакционных установок, где n обозначает целое число 2-100, у каждой из которых предусмотрены практически вертикальный трубчатый реактор, включающий верхнюю часть и нижнюю часть, и теплообменник, расположенный по ходу движения технологического потока после этого трубчатого реактора, причем трубчатый реактор снабжен по меньшей мере одним первым питающим устройством для подачи этиленоксида, по меньшей мере одним вторым питающим устройством и выпускным отверстием, при этом указанные питающие устройства размещены на внутренней поверхности верхней части трубчатого реактора,
б) подачу в реактор первой из n реакционных установок спирта, предварительно нагретого до заданной температуры, с помощью по меньшей мере одного второго питающего устройства и этиленоксида с помощью по меньшей мере одного первого питающего устройства,
в) проведение взаимодействия спирта с этиленоксидом с получением первой жидкой смеси, содержащей промежуточный продукт,
г) охлаждение первой жидкой смеси с помощью теплообменника,
д) подачу в реактор второй из n реакционных установок первой жидкой смеси с помощью по меньшей мере одного второго питающего устройства и этиленоксида с помощью по меньшей мере одного первого питающего устройства,
е) проведение взаимодействия первой жидкой смеси с оксидом с получением второй жидкой смеси,
ж) повторение стадий г), д) и е) в каждой из остальных n-2 реакционных установок с получением n-ной жидкой смеси, содержащей целевой продукт,
з) охлаждение и выгрузку n-ной жидкой смеси, содержащей целевой продукт.

Ниже изобретение более подробно поясняется на примере неограничивающего предпочтительного варианта его выполнения со ссылкой на прилагаемый чертеж, на котором схематично показана технологическая схема.

В соответствии с этим чертежом инициатор роста цепи непрерывно отбирают из емкости для хранения (не показана) и направляют по трубопроводу 1 и теплообменнику 2, в который непрерывно вводят водяной пар, благодаря чему его предварительно нагревают до реакционной температуры. В другом варианте в теплообменник 2 можно вводить теплопрозрачную текучую среду или воду под давлением.

По патрубку 3 по ходу движения технологического потока после теплообменника 2 вводят в необходимых количествах катализатор для реакции, который в статическом смесителе 4 соответствующим образом смешивают с инициатором роста цепи.

Далее нагретый инициатор роста цепи и катализатор по патрубку 5 направляют в сушильную установку 6, из которой по линии 7 удаляют воду, выделяющуюся при образовании алкоголята, воду, в которой растворяют катализатор, и всю влагу, которая содержится в инициаторе роста цепи. Сушильная установка 6 представляет собой испаритель с падающей пленкой, в котором можно создавать вакуум и стенки которого нагревают с помощью текучей среды, подаваемой по патрубку 8. По другому варианту вместо испарителя с падающей пленкой можно применять обычные сушильные установки.

После этого высушенный, содержащий катализатор инициатор роста цепи по трубопроводу 9 направляют в теплообменник 10, в котором восстанавливается необходимая реакционная температура. В теплообменник 10 вводят водяной пар, однако в него можно также вводить теплопрозрачное масло, воду под давлением или другие обычные жидкие теплоносители.

Затем высушенный, содержащий катализатор инициатор, нагретый до реакционной температуры, вводят в контакт с алкиленоксидом. С этой целью применяют множество реакционных установок, в данном примере три группы по пять установок в каждой, причем на чертеже показаны первые три и последняя из этих реакционных установок. Каждая реакционная установка включает реактор 11 и теплообменник 14, расположенный по ходу движения технологического потока после реактора 11. Каждый реактор является трубчатым и ориентирован таким образом, что его продольная ось проходит вертикально, а также имеет верхнюю и нижнюю части. Высушенный, содержащий катализатор инициатор роста цепи, поступающий из теплообменника 10, через множество распылителей 12 (в данном примере один), размещенных в верхней части реактора 11, вводят в этот реактор 11 первой реакционной установки, где он входит в контакт с алкиленоксидом, подаваемым по патрубку 16 и распыляемым множеством распылителей 13 (в данном примере один), также размещенных в верхней части реактора 11. Алкиленоксид подают с автоматическим регулированием массового расхода потока и реакционного давления. В результате инициируется абсорбция оксида капельками содержащего катализатор инициатора роста цепи в верхней части реактора 11 и, следовательно, химическая реакция в нижней части.

Фактически в реакторе 11 капельки, насыщенные алкиленоксидом, сливаются на свободной поверхности жидкой фазы, где протекает реакция алкоксилирования. После соответствующей продолжительности пребывания жидкую фазу выгружают через отверстие 15, прокачивают через теплообменник 14, благодаря чему утилизируют тепло, выделяющееся в результате экзотермической реакции, и по патрубку 22 посредством распылителей 12 вводят в реактор 11 второй реакционной установки. Далее этот цикл повторяется в четырнадцати других реакционных установках, причем после каждой реакционной установки по ходу движения технологического потока достигается явно выраженный рост молекулы.

Когда с целью сократить общую продолжительность пребывания и тем самым уменьшить общую степень роста молекулы применяют только некоторые из имеющихся в распоряжении реакторов, с помощью обводных линий, которые не показаны, можно исключить одну или несколько реакционных установок, начиная с последней и действуя в обратном направлении.

Реакция алкоксилирования протекает при продолжительности пребывания, которую поддерживают строго постоянной путем автоматического регулирования уровня жидкости в реакторе 11. Поскольку массовый расход потока алкиленоксида и инициатора роста цепи, отводимых из основания реактора 11, остаются неизменными, массовый расход потока реакционного продукта, отводимого из каждого реактора 11, оказывается постоянным.

Когда реакция завершается, реакционную смесь направляют на стадию, на которой понижают содержание в ней свободного алкиленоксида. С этой целью поток, отводимый из реактора 11 последней используемой реакционной установки, подают в первый из множества реакторов 17, размещенных каскадом (в представленном примере их три), причем эти реакторы являются трубчатыми и ориентированы таким образом, что их продольные оси проходят практически вертикально и каждый из них снабжен питающим устройством 18 для подачи реакционной смеси, выходящей из предыдущего реактора, и выпускным отверстием 23.

В тех случаях, когда целесообразно отключить один или несколько реакторов 17 с целью сократить общую продолжительность пребывания, также предусмотрены обводные патрубки.

После снижения содержания алкиленоксида до заданного уровня продукт охлаждают до температуры выгрузки с помощью теплообменника 19. При необходимости продукт на конечном этапе нейтрализуют смешением в статическом смесителе 21 с кислотой, дозируемой с подачей по патрубку 20.

Поскольку процесс, проводимый в соответствии с изобретением, непрерывен, тепло реакции алкоксилирования, поступающее в теплообменники 14, может быть утилизовано с получением водяного пара низкого давления с целью нагрева находящейся под давлением воды или утилизовано для предварительного нагрева инициатора роста цепи.

Пример 1
Получение 2500 кг/ч жирного С₁₂-С₁₄ спирта +1,8 моля этиленоксида
В установке, описанной выше, 1777 кг/ч жирного спирта (с Mw 195) нагревали до 140^oС, смешивали с 7,5 кг/ч 50%-ного раствора КОН и под остаточным давлением 5 мбар сушили в установке 6. Содержавший катализатор высушенный инициатор роста цепи вначале нагревали в технологической линии до 160^oС, а затем направляли в первый реактор 11, причем для данной реакции алкоксилирования были задействованы первые десять из пятнадцати реакционных установок.

Каждый реактор характеризовался соотношением S/V 15,5 м^-1, реакционным давлением 6 бар и реакционной температурой 160^oС.

В реактор 11 первой реакционной установки подавали 72,3 кг/ч этиленоксида, который взаимодействовал с инициатором роста цепи с образованием реакционного продукта, который по истечении продолжительности пребывания примерно в 3 мин выгружали и после охлаждения с помощью теплообменника 14 до реакционной температуры 160^oС направляли в реактор 11 второй реакционной установки.

Вышеописанный цикл повторяли в каждой реакционной установке и продукт из последней из них выгружали в первый из трех реакторов 17, благодаря чему можно было бы израсходовать оставшийся оксид. Общая продолжительность пребывания в трех реакторах 17 составляла 30 мин.

В завершение продукт охлаждали до 60^oС, нейтрализовали 8 кг/ч ледяной уксусной кислоты и в конечном итоге выгружали.

Готовый продукт имел следующие качественные показатели:
внешний вид (25^oС) прозрачная жидкость;
окраска (в единицах Американской ассоциации здравоохранения, ААЗ) максимум 5;
содержание воды (част. /млн) максимум 0,1; рН (3%-ный водный раствор, 25^oС) 6-7;
гидроксильное число (мг КОН/г) 204,52,0;
содержание полиэтиленгликоля (мас.%) максимум 0,50;
содержание диоксана (част./млн) максимум 1;
содержание свободного этиленоксида (част./млн) максимум 1.

Пример 2
Получение 2500 кг/ч жирного С₁₂-С₁₄ спирта + 2,8 моля этиленоксида
1531 кг/ч жирного спирта (с Mw 195) нагревали до 140^oС, смешивали с 7,5 кг/ч 50%-ного раствора КОН и под остаточным давлением 5 мбар сушили в установке 6. Содержавший катализатор высушенный инициатор роста цепи вначале нагревали в технологической линии до 160^oС, а затем направляли в первый реактор 11 первой реакционной установки, причем для данной реакции алкоксилирования были задействованы первые четырнадцать реакционных установок.

Каждый реактор характеризовался значением соотношения S/V 15,5 м^-1, реакционным давлением 6 бар и реакционной температурой 160^oС.

В первую реакционную установку подавали 69,2 кг/ч этиленоксида, который взаимодействовал с инициатором роста цепи с образованием реакционного продукта, который по истечении продолжительности пребывания примерно 3 мин выгружали и после охлаждения с помощью теплообменника 14 до реакционной температуры 160^oС направляли в реактор второй реакционной установки.

Вышеописанный цикл повторяли в каждой реакционной установке и продукт из последней установки выгружали в первый из трех реакторов 17 с целью израсходовать оставшийся оксид. Общая продолжительность пребывания в трех реакторах 17 составляла 30 мин.

В завершение продукт охлаждали до 60^oС, нейтрализовали 8 кг/ч ледяной уксусной кислоты и в конечном итоге выгружали.

Готовый продукт имел следующие качественные показатели:
внешний вид (25^oС) прозрачная жидкость;
окраска, ААЗ максимум 5;
содержание воды (част./млн) максимум 0,1;
рН (3%-ный водный раствор, 25^oС) 6-7;
гидроксильное число (мг КОН/г) 176,02,0;
содержание полиэтиленгликоля (мас.%) максимум 0,50;
содержание диоксана (част./млн) максимум 1;
содержание свободного этиленоксида (част./млн) максимум 1.

Формула изобретения

1. Способ непрерывного получения продуктов полиприсоединения алкиленоксида и инициатора роста цепи, который содержит по меньшей мере один активный водородный атом, отличающийся тем, что он включает следующие стадии: а) подготовку n реакционных установок, где n обозначает целое число 2-100, у каждой из которых предусмотрены трубчатый реактор, который сориентирован практически вертикально и включает верхнюю часть и нижнюю часть, и теплообменник, расположенный по ходу движения технологического потока после этого трубчатого реактора, причем трубчатый реактор снабжен по меньшей мере одним первым питающим устройством для подачи алкиленоксида, по меньшей мере одним вторым питающим устройством и выпускным отверстием, при этом указанные устройства размещены на внутренней поверхности верхней части трубчатого реактора, б) подачу в реактор первой из n реакционных установок инициатора роста цепи, предварительно нагретого до заданной температуры, с помощью по меньшей мере одного второго питающего устройства и алкиленоксида с помощью по меньшей мере одного первого питающего устройства, в) проведение взаимодействия инициатора роста цепи с алкиленоксидом с получением первой жидкой смеси, содержащей промежуточный продукт, г) охлаждение первой жидкой смеси с помощью теплообменника, д) подачу в реактор второй из n реакционных установок первой жидкой смеси с помощью по меньшей мере одного второго питающего устройства и алкиленоксида с помощью по меньшей мере одного первого питающего устройства, е) проведение взаимодействия первой жидкой смеси с оксидом с получением второй жидкой смеси, ж) повторение стадий г), д) и е) каждой из остальных n-2 реакционных установок с получением n-й жидкой смеси, содержащей целевой продукт, з) охлаждение и выгрузку n-й жидкой смеси, содержащей целевой продукт.

2. Способ по п. 1, в котором инициатор роста цепи смешивают с катализатором в смесительной установке, расположенной по ходу движения технологического потока до первой реакционной установки, с получением инициатора роста цепи, содержащего катализатор.

3. Способ по п. 2, в котором инициатор роста цепи, содержащий катализатор, сушат в установке, расположенной по ходу движения технологического потока до первой реакционной установки и после смесительной установки.

4. Способ по п. 3, в котором сушильная установка представляет собой испаритель с падающей пленкой.

5. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором предусмотрены пятнадцать реакционных установок, разбитых на три группы по пять установок.

6. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором n-ю жидкую смесь, содержащую целевой продукт, направляют на стадию, на которой снижают содержание в ней свободного алкиленоксида, и на стадию нейтрализации.

7. Способ по п. 6, в котором стадию, на которой снижают содержание свободного алкиленоксида, осуществляют в одном или нескольких цилиндрических реакторах, ориентированных таким образом, что их оси проходят практически вертикально, причем этот один или каждый из нескольких реакторов снабжен питающим устройством для подачи n-й жидкой смеси и выпускным отверстием.

8. Способ по п. 7, в котором один или несколько цилиндрических реакторов представляют собой три реактора, размещенных в виде каскада.

9. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором алкиленоксид выбирают из группы, включающей этиленоксид, пропиленоксид, бутиленоксид и их смеси.

10. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором инициатор роста цепи выбирают из группы, включающей алкилфенолы, натуральные и синтетические жирные спирты и их смеси, жирные амины и гидрогенизированные амины, амиды жирных кислот, жирные кислоты, сорбитановые эфиры, моноглицериды и моностеараты, сложные эфиры пентаэритрита, этиленгликоли, пропиленгликоли, блок-сополимеры, полученные из этиленоксида/пропиленоксида, и полимеры, полученные из неупорядоченных последовательностей этих последних на основе различных инициаторов роста цепи, таких как, например, жирные амины, жирные спирты, глицерин, дипропиленгликоль и т. д. , касторовое масло, гидрогенизированное касторовое масло, твердые жиры, жир норки, талловое масло и меркаптаны.

11. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором катализатор выбирают из группы, включающей гидроксиды и алкоголяты щелочных металлов и гидроксиды щелочноземельных металлов.

12. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором питающие устройства представляют собой распылители, каждый из которых включает полый корпус, по существу, в форме усеченного конуса, выступающего от стенки внутрь реактора на конце большего диаметра, на котором эти распылители сообщаются с соответствующими каналами для подачи реакционной смеси и алкиленоксида, причем в этом полом корпусе выполнено множество форсунок, которые равномерно размещены по всей его поверхности.

РИСУНКИ

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 05.02.2003

Извещение опубликовано: 10.01.2005 БИ: 01/2005