MXPA97002470A - Reactor para fase de lodos y su uso - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un reactor (1) para reacciones exotérmicas en fase de lodos, el cual exhibe como cambiador de calor (2) un espacio anular cubierto por encima y por debajo por la masa reaccionante, exhibiendo el espacio anular múltiples canales de paso (21) verticales de sección circular para la masa reaccionante y atravesando el agente refrigerante el espacio anular entre los canales de paso para la masa reaccionante.

Description

REACTOR PARA FASE DE LODOS Y Sü USO CAMPO DE LA INVENCIÓN Las reacciones en fase de lodos son. reacciones en las cuales están involucradas, por lo menos, una fse sólida finamente dividida y una fase liquida. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Las reacciones en fase de lodos fuertemente exotérmicas exigen una efectiva evacuación del calor de reacción. Por eso, los reactores para fases de lodos exhiben costosas construcciones de cambiadores de calor en el interior del tanque de reacción, véanse por ejemplo los documentos US-A 3 243 268 ó EP-A 263 935. En los reactores conocidos para fases de lodos el intercambio de calor se efectúa bombeando la masa en reacción por los llamados tubos cambiadores de calor "Field" o por tubos hervidores cerrados por un extremo en los cuales el agente para la transferencia de calor y el vapor originado son conducidos en contracorriente. En éstos es desventajosa la distinta velocidad de corriente de la masa reaccionante respecto al recinto del reactor y el mal rendimiento del cambiador de calor originado por ello. La distinta velocidad de corriente de la masa reaccionante origina zonas de remanso en la corriente, en las cuales pueden sedimentar los componentes sólidos involucrados en la reacción. Ahora se propone, conforme a la invención, prever como cambiador de calor un depósito atravesado por el agente de transmisor del calor esencialmente sólo en un sentido, REP: 24449 estando equipado el depósito con una pluralidad de canales de paso de sección circular para la masa reaccionante. Conforme a la invención, según esto, la masa reaccionante es conducida en el cambiador en sentido inverso, en comparación con los cambiadores de calor de evaporación corrientes. DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN El objeto de la presente invención es un reactor para fase de lodos, para reacciones exotérmicas en fase de lodos, que contiene los siguientes elementos: a) Un tanque de reacción, b) Un cambiador de calor en forma de un espacio anular dentro del tanque de reacción, atravesado por el agente refrigerante y la masa reaccionante, estando cubierto el espacio anular por debajo y por encima por la masa reaccionante, c) Una cavidad central libre para corriente dentro del espacio anular para la corriente de retorno- de la masa reaccionante, d) Un agitador central que impulsa la circulación de la masa reaccionante entre la cavidad central libre para corriente y el espacio anular, con la característica de que el espacio anular exhibe múltiples canales de paso verticales de sección circular para la masa reaccionante y el agente refrigerante atraviesa el espacio anular entre los canales de paso para la masa reaccionante.

Preferiblemente, el espacio anular del cambiador de calor es atravesado por la masa reaccionante y agente para la transferencia de calor esencialmente con el mismo sentido de corriente. Especialmente, los canales de paso para la masa reaccionante atraviesan el espacio anular verticalmente hacia arriba. En este caso, el agitador está dispuesto preferiblemente en la desembocadura inferior de la cavidad central libre para corriente y sitúa por lo menos uno de los componentes de reacción en la inmediata proximidad del agitador, de manera que por una parte se efectúa una rápida difusión de los componentes de reacción -en la masa reaccionante y, por otra parte, el componente de reacción alimentado con la masa reaccionante es introducido muy rápidamente en el cambiador de calor. Para la ejecución de la reacción en continuo está previsto un rebosadero en el tanque de reacción por encima del nivel del liquido, por el cual es extraible continuamente la masa reaccionante transformada. Como agente de transferencia de calor se emplea preferiblemente un agente que se evapore a la temperatura de reacción, el cual es alimentado en forma liquida por el fondo del espacio anular del cambiador de calor y es extraido en forma gaseosa por la cabeza del espacio anular del cambiador de calor. Con especial preferencia se emplea agua como agente de transferencia de calor y el intercambio de calor se lleva a cabo con producción de vapor. La temperatura del agente refrigerante se ajusta preferiblemente mediante el mantenimiento de una presión del vapor originado. En el reactor para fases de lodos conforme a la invención se llevan a cabo preferiblemente reacciones que impliquen una fase gaseosa. Con este fin, el agitador está ejecutado en forma de agitador gasificador o bien exhibe un elemento gasificador adicional. El reactor para fases de lodos con agitador gasificador conforme a la invención es especialmente adecuado para llevar a cabo hidrogenaciones en fases de _ lodos de nitrocompuestos aromáticos, con especial preferencia para la hidrogenación de dinitrotoluenos, con producción de las correspondientes diaminas. La invención se aclara más detalladamente en virtud de las figuras 1 y 2 adjuntas: La figura 1 muestra una sección transversal del -reactor para fases de lodos conforme a la invención. La figura 2 muesta un corte AA de la sección transversal del reactor conforme a la figura 1. El reactor conforme a la figura 1 está compuesto por un tanque de reacción 1, que está constituido por tres piezas que están unidas con las bridas 11 y 12. La pieza central del tanque de reacción 1 contiene el cambiador de calor anular 2, que está compuesto por un espacio anular cerrado por todas partes y atravesado por una pluralidad de tubos de paso 21 que son atravesados a su vez por la masa reaccionante en corriente ascendente en la dirección de las flechas. En el espacio intersticial 22 restante del espacio anular 2 se encuentra el agente para la transferencia de calor. La corriente de retorno de la masa reaccionante se efectúa, como está indicado por las flechas, a través de la cavidad central libre para corriente 3 , dentro del cambiador de calor anular 2. La corriente de masa reaccionante circulante es impulsada por el agitador 4, con eje central de agitador 41 accionado desde fuera del reactor y aspas del agitador 42. Aquí, las aspas del agitador 42 están dispuestas a la altura de la desembocadura de la cavidad central libre para corriente 3, hacia abajo. En la forma de ejecución representada, el eje del agitador 41 está ejecutado en forma de eje hueco y exhibe por debajo de las aspas del agitador 42 un dispositivo gasificador 43. El gas para la gasificación de la masa reaccionante es aspirado del recinto gaseoso de la parte superior del tanque de reacción 1 mediante orificios de aspiración 44 en el eje del agitador 41. Mediante el racor de alimentación de gases 45 se garantiza una presión gaseosa predeterminada. En el empleo preferido del reactor conforme a la invención para la hidrogenación de nitrocompuestos aromáticos se emplea hidrógeno a una presión de 10 a 40 barias. Ventajosamente, la alimentación de hidrógeno fresco puede efectuarse directamente a la masa reaccionante. El nitrocompuesto aromático se introduce a través de la conducción de alimentación 5, en la inmediata proximidad de las aspas del agitador 42. Como fase sólida finamente dividida, se dispersa en la masa reaccionante el catalizador de hidrogenación, por ejemplo metales nobles o níquel sobre partículas soporte como carbón, Si?2, A1203 etcétera, o bien catalizadores de níquel Raney. El producto se extrae continuamente por el rebosadero 7, de manera que se mantiene un nivel constante de líquido. El espacio anular del cambiador de calor es alimentado, además, por una circulación de agente cambiador de calor 6. El agente cambiador de calor, preferiblemente agua justo por debajo del punto de ebullición, es introducido en el cambiador de calor por abajo, en 61. El vapor de agua abandona el cambiador de calor por la parte de arriba, por 62, y es introducido en el separador de vapor 63. La flecha 64 indica la derivación del vapor para la recuperación de la energía. La válvula de alimentación 65 para el agua de refrigeración está controlada mediante un regulador de nivel 66 para la altura del agua en el separador de vapor 63. En el empleo preferido del reactor conforme a la invención para la hidrogenación de nitrocompuestos aromáticos, la presión del agente refrigerante 64 se regula de tal manera que en reactor se mantiene una temperatura de 120 a 2502C. Los números en la figura 2 designan los mismos elementos que en la figura l. Los tubos de paso 21 solamente están representados en parte. El cambiador de calor 2 puede exhibir de 100 a 3.0000 tubos de paso 21 según el diámetro nominal de los tubos (25-10 mm) y el diámetro del cambiador de calor (hasta 3 m.). Se hace constar que, con relación a esta fecha, el mejor método conocido por el solicitante para llevar a la práctica la citada invención es el que resulta claro de la presente descripción de la invención. Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes:

Claims (3)

1. REIVINDICACIONES 1. Reactor para fases de lodos para reacciones exotérmicas en fases de lodos, que contiene: a) un tanque de reacción, b) un cambiador de calor en forma de un espacio anular atravesado por el agente cambiador de calor y la masa reaccionante, que está cubierto por debajo y por encima por la masa reaccionante, c) una cavidad central libre para corriente, para la corriente de retorno de la masa reaccionante dentro del espacio anular, d) un agitador central que impulsa la circulación de la masa reaccionante entre la cavidad central libre para corriente y el espacio anular, caracterizado porque el espacio anular exhibe múltiples canales de paso verticales de sección circular para la masa reaccionante y el agente cambiador de calor atraviesa el espacio anular entre los canales de paso para la masa reaccionante.
2. 2. Reactor para fases de lodos según la reivindicación 1, caracterizado porque el agitador está ejecutado, además, en forma de agitador gasificado .
3. 3. Reactor para fases de lodos según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el agitador impulsa la masa reaccionante hacia abajo en el recinto de corriente central y provoca una corriente hacia arriba en los canales de paso verticales. Reactor para fases de lodos según una de las reivindicaciones l a 3, caracterizado porque el agitador está dispuesto en la desembocadura de la cavidad central libre para corriente y está ejecutado en forma de lazo. Reactor para fases de lodos según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque al menos uno de los componentes de reacción es introducido en la masa reaccionante en la inmediata proximidad del agitador. Uso del reactor según una de las reivindicaciones 1 a 5 para llevar a cabo hidrogenaciones en fases de lodos. Uso según la reivindicación 6 para la hidrogenación de nitrocompuestos aromáticos. Uso según la reivindicación 7 para la hidrogenación de dinitrotoluenos. Procedimiento para llevar a cabo hidrogenaciones en fase de lodos con uso de un reactor según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque como agente refrigerante se emplea agua y se origina vapor utilizable.