RU235237U1

RU235237U1 - SHELF REACTOR FOR LIQUID-PHASE ESTERIFICATION OF GLYCEROL WITH ACETIC ACID ON A HETEROGENEOUS CATALYST

Info

Publication number: RU235237U1
Application number: RU2025107577U
Authority: RU
Inventors: Евгений Викторович Роон; Сергей Владимирович Плакунов; Алексей Владимирович Бережной; Ришат Рифкатович Шириязданов; Марат Минифанович Вахитов; Ильшат Ринатович Мухтаров; Николай Анатольевич Руднев
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "НС-Ойл"
Filing date: 2025-04-09
Publication date: 2025-06-25

Abstract

Полезная модель относится к области аппаратурного оформления процессов с применением гетерогенных каталитических систем «жидкость-твердая фаза», а именно - к процессу этерификации глицерина уксусной кислотой. Задачей модели является создание нового устройства - реактора для процесса этерификации, обеспечивающего повышение конверсии исходного сырья. Полочный реактор для жидкофазной этерификации глицерина уксусной кислотой на гетерогенном катализаторе включает вертикальный цилиндрический корпус, крышку и днище, штуцеры для ввода и вывода реакционной смеси, боковые люки для загрузки и выгрузки катализатора, несколько расположенных друг над другом полок с неподвижным слоем катализатора, а также систему промежуточной подачи охлаждённого глицерина между полками, которая за счёт разделения глицерина на несколько потоков создаёт избыток уксусной кислоты в каждом слое и способствует повышению конверсии.The utility model relates to the field of hardware design of processes using heterogeneous catalytic systems "liquid-solid phase", namely - to the process of esterification of glycerol with acetic acid. The task of the model is to create a new device - a reactor for the esterification process, providing an increase in the conversion of the original raw material. A shelf reactor for liquid-phase esterification of glycerol with acetic acid on a heterogeneous catalyst includes a vertical cylindrical body, a cover and a bottom, nozzles for input and output of the reaction mixture, side hatches for loading and unloading the catalyst, several shelves with a fixed catalyst bed located one above the other, as well as a system for intermediate supply of cooled glycerol between the shelves, which, due to the division of glycerol into several streams, creates an excess of acetic acid in each layer and contributes to an increase in conversion.

Description

Полезная модель относится к области аппаратурного оформления процессов с применением гетерогенных каталитических систем «жидкость-твердая фаза», а именно – к процессу этерификации глицерина уксусной кислотой. Известны различные типы реакторов для реакций этерификации, включая реакторы с механическим перемешиванием, проточные реакторы и реакторы с неподвижным слоем катализатора. Наиболее близким по технической сути к предлагаемой модели является полочный реактор [Патент RU 2374226, МПК C07C 319/08; C07C 321/04, оп. 27.11.2009], представляющий собой колонный аппарат с несколькими неподвижными слоями катализатора.The utility model relates to the field of instrumentation of processes using heterogeneous catalytic systems "liquid-solid phase", namely to the process of esterification of glycerol with acetic acid. Various types of reactors for esterification reactions are known, including reactors with mechanical mixing, flow reactors and reactors with a fixed catalyst bed. The closest in technical essence to the proposed model is a shelf reactor [Patent RU 2374226, IPC C07C 319/08; C07C 321/04, published 27.11.2009], which is a column apparatus with several fixed catalyst beds.

Недостатками известных решений является необходимость использования дополнительных теплообменных устройств (например, холодильников) для отвода избыточного тепла, возникающего в результате экзотермических реакций. При проведении процесса без устройств отвода избыточного тепла происходит перегрев реакционной смеси, что приводит к интенсивному осмолению реакционной смеси.The disadvantages of known solutions include the need to use additional heat exchange devices (e.g. refrigerators) to remove excess heat generated by exothermic reactions. When the process is carried out without devices to remove excess heat, the reaction mixture overheats, which leads to intensive resinification of the reaction mixture.

Задачей предлагаемой полезной модели является создание нового устройства – реактора для процесса этерификации глицерина уксусной кислотой, обеспечивающего повышение конверсии сырья. Это достигается за счёт использования вертикального цилиндрического корпуса с крышкой и днищем, наличия штуцеров для ввода и вывода реакционной смеси, боковых люков для загрузки и выгрузки катализатора, а также нескольких расположенных друг над другом полок с неподвижным слоем катализатора.The objective of the proposed utility model is to create a new device - a reactor for the process of esterification of glycerol with acetic acid, providing an increase in the conversion of raw materials. This is achieved by using a vertical cylindrical body with a lid and bottom, the presence of nozzles for input and output of the reaction mixture, side hatches for loading and unloading the catalyst, as well as several shelves located one above the other with a fixed catalyst bed.

Ключевая особенность предлагаемой конструкции заключается в том, что для эффективного отвода избыточного тепла, возникающего в результате экзотермической реакции, между отдельными слоями катализатора осуществляется промежуточная подача охлаждённого глицерина. Такой подход не только позволяет контролировать температурный режим и предотвращать локальное перегревание, но и за счёт разделения глицерина на несколько потоков создаёт в каждом слое избыток уксусной кислоты по отношению к глицерину, что способствует повышению конверсии исходных компонентов без использования дополнительных количеств уксусной кислоты и энергоресурсов.The key feature of the proposed design is that for the effective removal of excess heat resulting from the exothermic reaction, cooled glycerol is supplied intermediately between the individual catalyst layers. This approach not only allows for temperature control and prevents local overheating, but also, by dividing the glycerol into several streams, creates an excess of acetic acid in each layer relative to glycerol, which helps to increase the conversion of the initial components without using additional amounts of acetic acid and energy resources.

На фигуре изображён полочный реактор для жидкофазной этерификации глицерина уксусной кислотой. The figure shows a shelf reactor for liquid-phase esterification of glycerol with acetic acid.

Реакторное устройство выполнено в виде вертикального цилиндрического корпуса 1, снабженного крышкой 2 и днищем 3. Ввод и вывод потока реакционной смеси осуществляется посредством верхнего 4 и нижнего 5 штуцеров, соответственно. Для удобства проведения операций по загрузке и выгрузке каталитического материала предусмотрены боковые люки 6. Внутри корпуса реактора размещены слои катализатора 7, зафиксированные с помощью опорных сеток 8. Также предусмотрена система промежуточной подачи охлаждающего глицерина 9 между слоями катализатора.The reactor device is made in the form of a vertical cylindrical body 1, equipped with a cover 2 and a bottom 3. The input and output of the reaction mixture flow is carried out by means of the upper 4 and lower 5 nozzles, respectively. For the convenience of loading and unloading the catalytic material, side hatches 6 are provided. Inside the reactor body, catalyst layers 7 are placed, fixed with the help of support grids 8. A system for intermediate supply of cooling glycerin 9 between the catalyst layers is also provided.

Устройство работает следующим образом. Предварительно подготовленная смесь глицерина и уксусной кислоты подаётся в верхнюю часть реактора через входной патрубок. При контакте с первым слоем катализатора начинается реакция этерификации, сопровождаемая выделением тепловой энергии. Для предотвращения перегрева и обеспечения равномерного распределения температуры по всему объёму реакционной зоны, между первым и последующими слоями катализатора предусмотрена система подачи охлаждённого глицерина. Благодаря разделению глицерина на несколько потоков, в каждом слое катализатора создаётся избыток уксусной кислоты к глицерину, что способствует повышению конверсии сырья и оптимизации реакции. Реакционная смесь, обогащённая продуктами этерификации и претерпевшая последовательные превращения при прохождении через все слои катализатора, выводится из реактора через нижний выходной патрубок.The device operates as follows. A pre-prepared mixture of glycerol and acetic acid is fed into the upper part of the reactor through the inlet pipe. Upon contact with the first catalyst layer, the esterification reaction begins, accompanied by the release of thermal energy. To prevent overheating and ensure uniform temperature distribution throughout the entire volume of the reaction zone, a system for feeding cooled glycerol is provided between the first and subsequent catalyst layers. Due to the division of glycerol into several streams, an excess of acetic acid to glycerol is created in each catalyst layer, which helps to increase the conversion of the raw material and optimize the reaction. The reaction mixture, enriched with esterification products and having undergone successive transformations while passing through all the catalyst layers, is removed from the reactor through the lower outlet pipe.

Claims

A shelf reactor for liquid-phase esterification of glycerol with acetic acid on a heterogeneous catalyst, consisting of a vertical cylindrical body, a cover, a bottom, an upper nozzle for feeding the initial mixture of glycerol and acetic acid, a lower nozzle for removing the product, side hatches for loading and unloading the catalyst, as well as several layers of heterogeneous catalyst located one above the other, separated by permeable partitions, characterized in that intermediate nozzles are provided between the catalyst layers for feeding cooled glycerol, ensuring the removal of heat from the exothermic reaction.