SE447378B - Forfarande for sulfonering eller sulfatering samt anordning for genomforande av forfarandet - Google Patents

Description

447 378 Sulfoneringsreaktionen i tunnskiktsapparaturer erhålles för närvarande med hjälp av ett flertal olika system. 1. Tunnskiktssulfonering via en enkeltubreaktor (US-A-3 328 460).

Denna typ av reaktor, den första som användes för tunnskiktssulfo- nering, innefattar en enda cylindrisk, vertikalt anordnad tub, vid vars övre ände matas in ett tunt skikt eller en film av vätske- reagens, sonxtvingas vandra nedåt fäst vid tubens insida. Inuti tuben matas fram en ström av gasformigt reagerande ämne i allmän- het bestående av gasformig svaveltrioxid utspädd i en inert bär- gas. I En kylvätska får cirkulera på utsidan av tuben i syfte att övervaka, att temperaturen i blandningen håller sig kvar inom förutbestämda gränser under reaktionen. Begränsningarna i samband med en enkeltubreaktor av denna typ består i att reaktorns maximala diameter (och därmed dess maximala produk- tionshastighet) är bunden till den optimala inmatningshastig- heten för det gasformiga reagerande materialet.

Då största delen av reaktionen vid den optimala gashas- tigheten (20 - 80 m/s) sker i en första mycket kort del av reaktorn, orsakar diametrar (och motsvarande produktionshas- tigheter) över 25 mm en oacceptabel sänkning av kylytan som består av tubens utsida. Denna situation framkallar en ökning av maximitemperaturen i reaktionsmassan till ett icke accepta- belt värde, varigenom man erhåller en produkt av dålig kvali- tet (dålig färg beroende pâ bildningen av översulfonerade bi- produkter). I 2. Reaktor med ringformigt gasutryme. Denna typ av reak- tor har två koncentriska, vertikala och koaxiala cylindrar, en inre och en yttre, vilka avgränsar ett ringformigt gasutrymme.

Det vätskeformiga reagerande materialet matas in på bå- de insidan av den yttre cylindern och pâ utsidan av den inre cylindern.

Genom att på lämpligt sätt välja förhållandet mellan diametrarna i de båda cylindrarna, är det möjligt att avpassa reaktorns tvärsnitt på lämpligt sätt, vilket tvärsnitt bildas av den av de två cylindrarna'avgränsade ringens yta. _ ._ __ ___ _._._..._:.........._.._._._._.____A _.. -.- .---> -V 447 378 Emellertid har också denna reaktortyp en del nackdelar.

Om man önskar öka de två cylindrarnas diametrar för att öka produktionskapaciteten, uppkommer allvarliga svårigheter vad gäller fördelningen av det vätskeformiga reagerande materia- let i form av en film med konstant tjocklek. Detta kräver en utomordentligt exakt reaktorkonstruktion och följaktligen en påtaglig ökning av reaktorns tillverkningskostnad.

För att erhålla en jämn fördelning av det vätskeformiga reagerande materialet på reaktorväggarna utan att behöva att tillgripa en alltför hög precision vid konstruktion och hop- sättning har man i en modifierad typ av detta slags reaktor anordnat en ringformig rotor i den övre delen av det ringfor- miga gasutrymmet.

Denna reaktor eliminerar emellertid endast delvis de ovan nämnda nackdelarna. I själva verket erfordras åtminstone för den övre delen av denna reaktor till och med högre preci- sion med hänsyn till förekomsten av ett vridande element, vars avstånd från de två tunna skikten av reagerande vätskeformigt material måste ställas in mycket noggrant 3. Tubreaktor (= flertubreaktor) (US-A-3 931 273 och US-A- 3 918 917). Denna typ av reaktor består av en bunt av enkelrör, vilka vart och ett har en optimal storlek med hänsyn till vätske- fördelningen liksom den tillgängliga kylytan och underlättandet av den mekaniska konstruktionen.

I dessa reaktorer ligger den största svårigheten i att för varje tub fastställa den exakta mängden gas och vätska (lika för varje tub) för att i vardera tuben erhålla samma molförhâllande mellan de reagerande ämnena motsvarande det för reaktorn i förväg bestämda.

Flera författare har under senare tid studerat detta problem och löst det delvis genom följande arrangemang: a) användning av kalibrerade öppningar för inmatning av väts- kan och gasen i varje enskild tub; b) användning av för reaktionen kalibrerade tuber, vilka samt- liga har samma storlek: diameter, väggtjocklek, längd; c) användning av en tryckutjämningsgas som införes nedanför fördelningsmunstyckena för att säkerställa korrekt fördel- ning av de reaqerande ämnena till reaktortuberna. 447 578 Fastän de ovan uppräknade arrangemangen förbättrar driftsbetingelserna kan de inte säkerställa ett perfekt mol- förhållande mellan de vätskeformiga och gasformiga reagerande ämnena i de individuella tuberna, men de åstadkommer godtag- bara resultat tack vare de redan beskrivna fördelarna med an- vändningen av en flertubreaktor, där varje individuell tub när den matas med de korrekta mängderna vätskor garanterar de- bästa driftsbetingelserna.

På detta sätt är de bästa resultat som kan uppnås det statistiska medelvärdet av mer eller mindre optimala värden, vilka erhållits med vilken individuell tub som helst, fastän molförhållandet gas/vätska i dessa tuber tagna var för sig in- te mer än händelsevis är det optimala värdet.

Precisionen i gas/vätske-förhållandet erhålles på be- kostnad av en anmärkningsvärd tryckhöjdsförlust, ett fenomen som även upnträder i reaktorer med koncentriska tuber och för- orsakar, framför allt för inmatningen av det gasformiga rea- genset, en avsevärd energiförbrukning och konstruktionsprob- lem i den uppströms belägna S03-tillverkningsenheten.

Mot denna bakgrund syftar föreliggande uppfinning till att undanröja de ovan redovisade nackdelarna med hjälp av en kombination av element, som tagits fram och undersökts för detta ändamål, d.v.s.: A) val av lösning i tuberna för att säkerställa de bästa betingelserna vad beträffar värmeutbyte och homogenitet i filmtjockleken.

B) Val av den optimala storleken för de individuella tu- berna för erhållande av den bästa kompromissen; maximidiameter (lägre antal tuber) minimihöjd (lägre tryckhöjdsförlust), men i vilket fall som helst av enkelt mekaniskt utförande.

C) Fördelning av det gasformiga reagenset med försumbar tryckhöjdsförlust i varje individuell tub beroende av film- tjockleken och därmed det vätskeformiga reagensets flödeshas- tighet, av omvandlingsprofilerna och av reaktionstemperaturen längs tuben.

Denna kombination av faktorer medgav att:man erhöll ut- märkta resultat och att man inte behövde genomföra någon kali- 447 378 brering, när man förändrade det utnyttjade, vätskeformiga rea- gensets flöde och/eller typ.

Förfarandet för sulfonering eller sulfatering av or- ganiska, vätskeformiga föreningar genom behandling med i en bär- gas befintlig, gasformig svaveltrioxid är kännetecknat av att det vätskeformiga reagenset inmatas från en gemensam vätskefördel- ningskammare, som hålles helt fylld, in i en uppsättning lika sto- ra, vertikala och parallella tuber genom en ringformig slits i form av en film, varvid tuberna har en längd av 5 till 7 m och en innerdiameter av 20-30 mm, det gasformiga reagenset inmatas från en gemensam inmatningskammare för det gasformiga reagenset ovan- för uppsättningen av vertikala och parallella tuber, ovanför den ringformiga vätskefördelningsslitsen, det gasformiga reagensets inmatningstryck är ca 0,01 - 0,05 MPa, företrädesvis 0,02 - 0,04 MPa, varvid detta inmatningstryck är väsentligen detsamma som den tryckhöjdsförlust som orsakas av strömmen av gasformigt reagens inne i de individuella tuberna, vilka genommatas av de reageran- de vätskorna, och varvid inmatningstrycket för det vätskeformiga reagenset överstiger inmatningstrycket för det gasformiga reagen- set, varvid övertrycket vid inmatningen av det vätskeformiga rea- genset relativt inmatningstrycket för det gasformiga reagenset uppgår till ca 5 till 15 cm vätskepelare, och varvid uppsättnin- gen av vertikala och parallella tuber kyles utvändigt genom cir- kulation av ett vätskeformigt kylmedium i ett gemensamt reaktor- hölje som omger alla tuberna.

Bärgasen utgöres åtminstone delvis av den från uppsam- lingskammaren i samma reaktor utsugna gasen.

Anordningen, som lämpar sig för genomförande av förfa- randet enligt uppfinningen och som är av den typ, som innefattar en uppsättning vertikala tuber, anordnade parallellt i förhållan- de till varandra och matade med det gasformiga reagenset i deras övre ände via en vanlig fördelningskammare, är kännetecknad av att genomskärningen i varje tub är i huvudsak konstant från ge- nomskärningen vid inmatningen av det gasformiga reagenset ned till den nedre änden. 447 378 Det vätskeformiga reagenset matas in i varje tub nä- ra dess övre ände via en i tubens tvärsnitt anordnad, cirkulär slits.

Utsidan av varje tub kyles medelst en lämplig kylväts- ka som får cirkulera i en eller flera kammare, vilka är anordnade utanför tuberna .

Slutligen innefattar anordningen även lämpliga organ för justering av öppningens storlek för ovannämnda slits.

Uppfinningen beskrives närmare nedan under hänvisning till bifogade ritning, på vilken: fig. 1 visar ett schematiskt, vertikalt tvärsnitt ge- nom en lämplig utföringsform av reaktorn enligt uppfinningen; ' fig. 2 visar den med II betecknade detaljen i fig. 1 i förstoring; fig. 3 visar ett tvärsnitt längs linjen III-III i fig. 1: fig. 4 är en schematisk genomskärning av tre tuber i reaktorn, utvisande ett första driftstillstând hos tuberna; fig. 5 och fig. 6 är bilder liknande den i fig. 4 ut- visande två olika driftsbetingelser.

Såsom framgår av ritningen är reaktor 1 utformad av en uppsättning vertikala och parallella tuber 10, vilka är anord- nade sida vid sida och förenade upptill till en inmatningskamma- re 70 för det gasformiga reagenset, vilket via en ledning 12 kom- mer från en anläggning som producerar gasformig S03, företrädes- vis genom katalytisk omvandling.

Vidare är tuberna 10 förbundna nedtill till en kammare 40 för uppsamling av reaktionsprodukterna, vilka uttages med hjälp av en ledning 13, visad endast schematiskt.

En kylvätska, företrädesvis vatten, cirkulerar inne i reaktorns cylindriska kärl men på utsidan av tuberna 10.

När den exoterma reaktionen mellan de vätskeformiga pro- dukterna, som skall sulfoneras eller sulfateras, å ena sidan och det gasformiga reagenset bestående av svaveltrioxid å den andra sidan sker huvudsakligen i den första eller övre delen av tuber- na 10, har kylvätskan lämpligen samma flödesriktning som reaktions- blandningen, dvs nedåt. 447 378 Därför är anordningen försedd med minst en övre ledning _20 för inmatning av kylvätska och en undre ledning 21 för ut- wau=~......,s_..._.._._._._-..e. ._ .i ._ i tagning av densamma.

Lämpliga horisontella eller subhorisontella membran 22 ökar kylvätskans turbulens och dess väg på ett i och för sig känt sätt. Därför cirkulerar kylvätskan i ett utrymme, som be- gränsas av utsidorna på rören 10, insidan av locket på reaktor 1 och de två tubplattorna 23 och ZÄ, varigenom tuberna 10 förts tättslutande.

En tredje tubplatta 25 är anordnad ovanför tubplattan 23, så att den under kammaren 70 för fördelning av det gasfor- miga reagens t avgränsat en andra kammare 15 för fördelning av det vätskeformiga reagenset. En eller flera ledningar 16 le- der in det vätskeformiga reagenset till kammaren 15. För vida- rebefordringen av det vätskeformiga reagenset från fördel- ningskammaren 15 till de individuella tuberna finns en inmat- ningsanordning,som visas i detalj i fig. 2, för varje tub.

Såsom framgår av fig. 2 omfattar varje tub 10 en övre del 30, som är cylindrisk och har en något större diameter, varvid den övre änden av tuben 10 står i förbindelse med den nedre änden av den övre delen 30 via en kort konisk del 31.

Den övre cylindriska delen 30 är försedd med ett lämp- ligt antal kanaler 38 för det vätskeformiga reagenset och dess utsida står med ett lämpligt mellanrum i kontakt med in- sidan av en cylindrisk rörmuff 33, med vars hjälp anslut- ningen till plattorna 23 och 25 blir tät.

Rörmuffen 33 är försedd med kanaler 36 för det vätske- formiga reagenset av sådan storlek och periferifördelning att den inte alstrar tryckhöjdsförluster, när vätskan passerar.

På insidan av den övre delen 30 av rör 10 är anordnad en andra rörmuff 50, vars utsida står i kontakt med insidan på den övre delen 30 med undantag för en mittdel, där det finns ett brett ringformigt spår 51.

Innerväggen i delen 30 och spåret 51 ger ett ringfor- migt utrymme, vilket kan ta emot det vätskereagens, som kommer från kanalerna 38 och 36, vilka slutar i spåret 51. 447 378 .Lämpliga axiella kanaler 52,.som visas endast schema- tiskt i fig. 2, gör det möjligt 'att tömma ut det vätskeformi- - ga reagenset nedåt från det av spåret 5l avgränsade, ringfor- miga utrymmet. Rörmuffen 50 innefattar en lägre konisk ände med samma öppningsvinkel som förbindelsezonen 31 mellan ele- menten 10 och 30.

Mellan den nedre änden av rörmuffen 50 och förbindelse- elementet ßl finns därför en ringformig springa i anslutning till generåtriserna i en stympad kon, vars bredd är definierad av rörmuffèns 50 vertikala läge.

Rörñuffen 50 är upptill försedd med en gängad överdel 54, som kan skruvas fast på den övre kanten av den övre de- len 30. Det är på detta sätt möjligt att avgränsa genomskär- ningen för den ringformiga passagen mellan den lägre kanten av rörmuffen 50 och det koniska förbindelselementet 51 genom att skruva upp eller ned rörmuffen 50 på delen 30. Den ring- formiga passagen som bildas av generatriserna i en kon främ- jar fördelningen av det vätskeformiga reagenset i form av en film, betecknad med 60 i fig. 2, utmed hela insidan av tu- ben 10.

Den inre diametern hos rörmuffen 50 är lämpligen densam- ma som den inre diametern hos tuben 10, så att den gas som kommer från fördelningskammaren 70 kan fås att stryka fram utmed den fria ytan på filmen 60 utan att utsättas för några påtagliga tryckhöjdsförluster.

Alltnog är det klart, att det beroende på den okompli- cerade konstruktiva utformningen av vätskereagensfördelaren är mycket besvärligt att erhålla en verkligt exakt reglering av vätskans flödeshastighet. Under provningar utan inmatning av gasformigt reagens noterades faktiskt en variaüon av upp till så mycket som 20 % mellan den nominella flödeshastighe~ ten och hastigheten i den individuella tuben 10 i reaktorn.

Oaktat detta är det, såsom kommer att förklaras närma- re nedan, möjligt vid förfarandet enligt uppfinningen att hål- la avvikelserna för förhållandet mellan det gasformiga rea- gensets flödeshastighet och flödeshaštigheten för det vätske- 447 378 formiga reagenset inom strikta gränser. Ett sådant resultat_ är mycket överraskande med tanke på att den väsentligaste svå- righeten i samband med alla med filmer arbetande reaktorer är just den korrekta proportioneringen av de två reagensen.

Enligt föreliggande uppfinning är trycket vid det gas- formiga reagensets inmatning avsevärt lägre än trycken vid inmatning av gasformigt reagens enligt kända metoder. Inmat- ningstrycket uppgår enligt uppfinningen till cirka 0,01 - 0,04 MPa. Beroende på de utnyttjade vätskeformiga råvarorna är trycket vid det vätskeformiga reagensets inmatning högre än trycket för det gasformiga reagenset i en utsträckning som motsvarar höjden för den vätskenivå som råder i vätskereagen- sets fördelningskammare.

Oaktat de tvâ reagensens låga inmatningstryck och det faktum att flödeshastigheten för det vätskeformiga reagenset kan Variera med upp till över 20 % från en tub till en annan, visade det sig överraskande, att molförhållandet mellan det vätskeformiga reagenset och det gasformiga reagenset stannade kvar mycket nära det tilltänkta genomsnittliga värdet med mycket små skillnader längs tuberna, om man ser till de er- hållna resultaten. En möjlig förklaring till detta överras- kande resultat ges i samband med följande diskussion av fig. 4, 5 och 6.

Antag att inom tidsintervallet (till -tl) samma ideala situation råder i var och en av de tre tuberna 110, 210, 310 med samma diametrar och längder, d.v.s. de tre flödeshastig- heterna för de vätskeformiga reagensen Ll, L2, L3 är lika stora, de tre flödeshastigheterna för de tre gasformiga rea- gensen är lika höga Gl, G2, G3 och sålunda är de tre molför- hållandena Rl, R2, R3 motsvarande det tilltänkta optimala mol- förhållandet lika stora, i så fall kommer, om de tre tubernas diametrar är exakt lika stora, reaktionen att ha gått exakt lika långt längs de tre tuberna vid samma nivåer, såsom visas i fig. 4, där beteckningarna P60, P90, P98 anger de nivåer som motsvarar en omsättningsgrad av 60 %, 90 % respektive 98 %.

Tubernas längd väljes så att kontakttiden mellan de tvâ reagensen kan bli väsentligen tillräcklig under optimala 447 578- 10 inmatningsbetingelser för att säkerställa praktiskt taget full- ständig omvandling av de vätskeformiga reagensen (omsättninge- grad nära 100 %). På detta sätt säkerställes alltid att reak- tionen slutföres i varje tub, även under andra betingelser än de optimala, en situation som kan uppkomma beroende på störningar eller liknande.

Antag nu att det av något skäl inom ett tídsintervall t1 - t2 inträffar en variation i flödeshastigheterna för det vätskeformiga reagenset L1, L2, L3, varvid de tre flödeshastig- heterna för det gasformiga reagenset G1, G2, G3 förblir oför- ändrade, så att t.eX. L1 = Lt/3, L2 = 0,9 Lt/B, LB = 1,1 Lt/3, där Lt betecknar den sammanlagda flödeshastigheten för det vätskeformiga reagenset i de tre tuberna, vilken hålles kon- stant. I tub 110 förblir situationen givetvis oförändrad jäm- fört med den i fig. U visade och nivåerna P60 och P90 och P98 förblir sålunda oförändrade. Beroende på vätskans lägre flödeshastighet kommer en höjning av nivåerna P60, P90, P98 att ske i tub 210, medan det motsatta resultatet erhålles i tub 310 beroende på den högre flödeshastigheten hos vätskan.

Det bör nu noteras, att skillnaderna i tryck mellan kammare 70 och HO är lika med tryckhöjdssänkningen i var och en av de tre tuberna, i vilka därför tryckhöjdssänkningen är densamma.

Det bör vidare observeras, att tillsammans med föränd- ringen av omsättningsgraden förändras avsevärt viskositeten och därmed tjockleken hos filmen, som består av en blandning av det vätskeformiga reagenset och den vätskeformiga produk- ten från reaktionen.

Vid reaktionens successiva framåtskridande sker i syn- nerhet en ökning av viskositeten och tjockleken hos filmen, som består av blandningen av det vätskeformiga reagenset och den vätskeformiga reaktionsprodukten.

Av fig. 5 framgår, att höjd hä för den del av tub 310, där omsättningsgraden är högre än 98 %, är kortare än motsva- rande höjd hl i tub 110 och att höjden hl i sin tur är korta- re än höjden h2. ' Beroende på deras olika längder hl, h2, hö har de tre tuberna.sålunda olika genomsnittliga sektioner för passagen 447 378 ll av flödet av det gasformiga reagenset, då den genomsnittliga tjockleken hos vätskefilmen längs tuberna är olika.

Eftersom de tre flödeshastigheterna för det gasformiga reagenset i tuberna 110, 210 och 310 uppenbarligen är beroen- de enbart av de respektive genomsnittliga sektionerna av passage, varvid tryckskillnaden vid de tre tubernas slutpunkt är densamma som ovan, uppnås följande resultat: i tub 210 med en genomsnittlig sektion för passage som är mindre än den ursprungliga, i fig. 4 visade, kommer en sänkning av det gasformiga reagensets flödeshastighet att ske, vilket tenderar att sänka molförhållandet mellan de två rea- gensen ned till det ursprungliga, optimala utgângsvärdet; i tub 310 med en genomsnittlig sektion för passage som är större än den ursprungliga, i fig. 4 visade kommer en ökning av det gasformiga reagensets flödeshastighet att ske, vilket i detta fall tenderar att öka på molförhållandet till det ursprungliga, optimala utgångsvärdet. Det skulle emeller- tid utgående ifrån moment tl vara möjligt att fastän de tre flödeshastigheterna Ll, L2, L3 för det vätskeformiga reagen- set förblir konstanta och lika stora, varierar flödeshastig- heterna för det gasformiga reagenset så att man fâr, se fig. 6, t.ex. Gl = Gt/3, G2 = 0,9'Gt/3, G3 = l,1°Gt/3, varvid Gt betecknar den sammanlagda flödeshastigheten för det gasformi- ga reagenset i de tre tuberna, vilken hastighet hålles konstant.

I tub 110 förblir uppenbarligen läget oförändrat jäm- fört med fig. 4 och sålunda blir lägena för nivåerna P60, P90, P98 oförändrade. Beroende på den lägre flödeshastigheten för gasen kommer tub 210 att uppvisa en sänkning av nivåerna P60, P90, P98, medan tub 310 kommer att uppvisa en höjning av des- sa nivåer beroende på den ökade gashastigheten. Av samma skäl som f det ovan diskuterade fallet kommer det att förekomma en sänkning av gasens flödeshastighet i tub 310 och en ökning av flödeshastigheten för samma gasformiga reagens i tub 210 då de i respektive fall förefintliga genomsnittliga sektionerna för passage kommer att sjunka i tub 310 och öka i tub 210.

Också i detta fall kommer molförhållandena R2 och R3 att änd- I 447 378 12 _ras mot optimala ursprungliga värden. Förutom den ovan be- skrivna balanserande effekten beroende av modifieringen av om- vandlingsprofilerna i tuberna, finns det även en annan viktig balanserande effekt, som utnyttjar den påtagliga ändringen av viskositeten med temperaturen. Detta innebär att, om den ge- nomsnittliga temperaturen i vätskefilmen inne i tuberna va- rierar, så varierar i motsvarande grad även vätskans genom- snittliga viskositet. Som en följd härav gäller för samma flö- deshastighet att när filmens medeltemperatur ökar, så sjunker filmens genomsnittliga tjocklek och därför kommer den genom- snittliga passagen för gasen att öka. Det motsatta förhållan- det inträffar om filmens medeltemperatur sjunker.

Under hänvisning till de i fig. 4 visade tre tuberna och till de möjliga olika situationerna som visas i fig. 5, innebär därför den totala effekten för tub 210, som karakte- riseras av en minskning av det vätskeformiga reagensets flö- deshastighet, att en mindre mängd material omsättes per tids- enhet och att därför en mindre mängd reaktionsvärme frigöres.

Eftersom temperatur- och flödesförhållandena hos kylmediet förblir desamma kommer i denna situation den genomsnittliga filmtemperaturen att bli lägre än den ursprungliga,beroende på att mindre reaktionsvärme skall upptagas av kylmediet. Det- ta resulterar i en högre medelviskositet, högre genomsnittlig filmtjocklek och som en följd därav lägre passageväg för gasen.

Eftersom trycket vid tubens 210 slut är oförändrat, kommer gasflödeshastigheten G2 att sjunka och därför tenderar förhållandet R2 att sjunka mot det ursprungliga optimala vär- det. I tub 310 med de i fig. 5 visade betingelserna kommer däremot effekten av den ökande flödeshastigheten för det väts- keformiga reagenset att resultera i en ökning av den mängd material, som omsättes per tidsenhet, och följaktligen i en större mängd frigjord reaktionsvärme.

Denna situation är exakt den omkastade i förhållande till den tidigare och den slutliga följden kommer att bli en ökning av den genomsnittliga filmtemperaturen, en sänkning av den genomsnittliga filmviskositeten och därigenom en längre 447 378 13 passageväg.för gasen. I detta fall kommer gasens flödeshastig- het att öka så att den ökar förhållandet R3 i riktning mot det ursprungliga optimala värdet.

I den i fig. 6 visade situationen, där flödeshastighe- terna för det vätskeformiga reagenset är konstant, är film- temperaturens medelvärde praktiskt taget opåverkat och därför är denna balanserande effekt beroende endast på variationen i omvandlingsprofiler.

Dessa två balanserande effekter är så starka för att kompensera den mot obalans strävande effekten beroende på va- riationen i flödeshastighet hos reagensen och, såsom framgår av det ovanstående återställer de inte det ursprungliga opti- mala värdet för flödeshastigheterna i varje tub utan endast det ursprungliga värdet på molförhâllandet mellan de två rea- gensen.

Utgående från den ideala situationen i fig. 4 kommer, när den tillfälliga perioden gått till ända och de balanseran- de effekterna utövat sitt inflytande, i själva verket den uni- ka situationen, som gäller för hela reaktorns totala material- balans, att vara: Rl = R2 = R3 = Rt = - Trots det faktum att flödeshastigheterna i varje tub avviker från de ideala hastigheterna GT/3 och LT/3, är därför molför- hållandet i varje tub det korrekta vilket åstadkommits genom yttre regleranordningar på reaktorn.

Nedan följer några exempel på utföringsformer av förfa- randet enligt uppfinningen.

Exempel l Detta exempel visar driftsbetingelserna som begagnas för sulfonering enligt uppfinningen av linjär dodecylbensen med varierande sammansättning och en längd på den alifatiska kedjan mellan C9 och C15. 447 378 14 - halt sulfonerbart'material i råvaran 98,5 % - råvarans medelmolekylvikt 267 - flödeshastighet för råvaran 180 kg/h - koncentration S03 i bärgasen 5 vol-% - temperatur hos i reaktorn inmatad S03' 36-40° C - tryck vid det gasformiga reagensets inträde i reaktorn 140 mm Hg Reaktorn enligt uppfinningen hade följande kännetec- ken: - antal tuber 7 - innerdiameter på tuberna 25 mm - tubernas längd _ 6000 mm Vatten med en temperatur av 250 C användes som kyl- vätska. Temperaturen hos sulfonsyran vid utloppet ur reaktorn uppgick till 4s° c.

Efter åldring och stabilisering erhölls följande vär- den vid analys av produktens sammansättning och egenskaper: - mängd osulfonerat material i reaktions- produkten 1,35 % - mängd fri H2SO4 under l % 25° Klett - färg i produkten Exempel 2 Detta exempel visar driftsbetingelserna som användes för sulfateringen av syntetisk laurylalkohol (C12 - C15). ~ medelmolekylvikt hos råvaran 207 - råvarans flödeshastighet 150 kg/h - koncentration S03 i bärgasen 5 vol-% - temperatur hos i reaktorn inmatad S03 380 C - inmatningstryck för det gasformiga reagenset 136 mm Hg Den utnyttjade reaktorn hade samma kännetecken som den i exempel l utnyttjade.

Vatten med en temperatur av 200 C begagnades som kyl- vätska. Den sulfaterade produkten hade, när den kom ut ur re- aktorn, en temperatur av 39° C.

Analys av den neutraliserade produkten: 4,, 447 378 15 - mängd osulfonerat'material 1,9 %_ - halt Na2SO4 0,88 % - färg 7° Klein-_ Neutraliseringen genomfördes i vattenlösning. Ovan an- givna värden på osulfonerat material och natriumsulfat hänför sig till 100 % aktiv substans.

Exempel 3 Detta exempel belyser de driftsbetingelser som begagna- des vid sulfatering av syntetisk laurylalkohol (C12 - Cl5), etoxylerad med tre mol etylenoxid. - medelmolekylvikt 339 - råvarans flödeshastighet 130 kg/h - koncentration S03 i bärgasen 2,5 vol-% - temperatur för i reaktorn inmatad S03 360 C - inmatningstryck för det gasformiga reagenset 230 mm Hg Den utnyttjade reaktorn hade samma data som den i exem- pel 1 begagnade. Produkten hade när den lämnade reaktorn en temperatur av 400 C. Kylvattnet hade en temperatur av 300 C.

Analys av den neutraliserade produkten: - mängd osulfonerat material 1,3 % - halt Na2SO4 l,4 % ~ färg 15° Klett Neutraliseringen utfördes omedelbart efter sulfate~ ringen i vattenhaltig lösning. De ovan angivna värdena på osulfonerad produkt och natriumsulfat är hänförda till 100 % aktiv substans. _ Det bör noteras, att vid de tre exemplen ovan hölls molförhållandet mellan de två reagensen (S03 och vätskeformig råvara) vid värdet (l,03 - 1,06) : l.

Vidare bestämdes slutproduktens färg på en 5 % lösning med hjälp av en färgmätare enligt Klett-Summerson med ett nr 42 blått filter. En 40 mm cell användes. Färgen bestämdes på produkten i den form som produkten lämnade reaktorn utan att den underkastades någon blekningsprocess. 447 378 16 .Uppfinningen-är självklart inte begränsad till de ovan. redovisade exemplen, utan den är avsedd att omfatta alla mo- difierade och likvärdiga förfaranden som faller inom ramen för åtföljande patentkrav.

Claims (5)

447 378 17 Patentkrav

1. l. Förfarande för sulfonering eller sulfatering av organiska. vätskeformiga föreningar genom behandling med i en bärgas be- fintlig. gasformig svaveltrioxid, k ä n n e t e c k n a t av att det vätskeformiga reagenset ínmatas från en gemensam vätske- fördelningskammare (15). som hâlles helt fylld. in i en upp- sättning lika stora. vertikala och parallella tuber (10) genom en ringformig slits (55) i form av en film (60). varvid tuber- na har en längd av 5 till 7 m och en innerdiameter av 20-30 mm. det gasformiga reagenset inmatas från en gemensam iimatnings- kammare (70) för det gasformiga reagenset ovanför uppsättning- en av vertikala och parallella tuber (10). ovanför den ring- formiga vätskefördelningsslitsen (55), det gasformiga rea- gensets innatningstryok är ca 0.01-0.05 MPa. varvid detta in- matninqstryck är väsentligen detsamma som den tryckhöjdsför- lust som orsakas av strömmen av gasformigt reagens inne i de individuella tuberna. vilka genommatas av de reagerande vätskorna. och varvid innatningstrycket för det vätskeformiga reagenset överstiger inlatningstrycket för det gasformiga rea- genset. varvid övertrycket vid inmatningen av det vätske- formiga reagenset relativt inmatningstrycket för det gas- formiga reagenset uppgår till ca 5 till 15 cm vätskepelare, och varvid uppsättningen av vertikala och parallella tuber (10) kyles utvändigt genom cirkulation av ett vätskeformigt kylnedium i ett gemensamt reaktorhölje (l) som omger alla tub- 615118.

2. Anordning för genomförande av förfarandet enligt krav l. innefattande en uppsättning vertikala tuber (10), anordnade parallellt i förhållande till varandra och matade med det gas- formiga reagenset i deras övre ände via en vanlig fördelninge- kammare (70). k ä n n e t e c k n a d av att varje tubs (lo) sektion är väsentligen konstant från inmatningssektionen av det gasformiga reagenset ned till den nedre änden. 447 578 18.

3. Anordning enligt krav 2. K ä n n e t e c k n a d av att det vätskeformiga reagenset matas in i varje tub (10) nära _ dess övre ände genom en rinqformig slits (55) i ett tvärsnitt av tuben.

4. Anordning enligt krav 3. k ä n n e t e c k n a d av att utsidorna av varje tub (10) kyles med hjälp av en lämplig kyl- vätska. som cirkulerar inne i en eller flera kammare. vilka är arrangerade utanför tuberna.

5. Anordning enligt Krav 3. K ä n n e t e c kn a d av att den är försedd med lämpliga organ för justering av öppnings- graden för slitsen (55).