Каталитический реактор

 

1. КАТАЛИТОТЕСКИЙ РЕАКТОР, содержащий корпус, по высоте которого установлены слои катализатора, верхний - с аксиальным распределением газа, а нижний - заключенный . между двумя перфорированными коаксиальными цилиндрами, с радиальным распределением газа, промежуточный и предварительный теплообменники, о тличающийся тем, что с целью сокращения капзатрат путем более полного использования объема катализатора и облегчения его загрузки и выгрузки, реактор снабжён дополнительной камерой, которой размещена головка распределительной камеры с выходным патрубком промежуточного теплообменника, при этом дополнительная камера выполнена в виде двух, соединенных между собой большими основаниями усеченных перфорированных конусов. 2.Реактор по п.1, о т л ича ющ и и с я тем, что промежуточный теплообменник снабжен цилиндрической перегородкой с закрепленным в верхi ней части усеченным конусом, размещенным в дополнительной камере. (Л 3.Реактор по п.1, отличающийся тем, что перфорированные коаксиальные цилиндры выполнены по высоте разъемными и установлены внахлестку.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (191 01) 3(1Э В 01 3 8/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И 01 НРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3495614/23-26 (22) 01.10.82 (46) 23. 09. 84, Бюл. У 35 (72) А.М.Соколов, В.И.Бантикян, С.П.Сергеев, Р.В.Харламов, А.В.Ридная и И.И.Подольский (53) 66.023(088.8) (56) 1. Патент ФРГ Ф 2742752, кл. В 01 J 8/02, 1978

2. Патент Англии У 1204634, В 1 F, 1970. (54)(57) 1. КАТАЛИТИЧЕСКИИ РЕАКТОР, содержащий корпус, по высоте которого установлены слои катализатора, верхний — с аксиальным распределением газа, а нижний - заключенный . между двумя перфорированными коаксиальными цилиндрами с радиальным распределением газа, промежуточный и предварительный теплообменники, о тл и ч а ю шийся тем, что с целью сокращения капзатрат путем более полного использования объема катализатора и облегчения его загрузки и выгрузки, реактор снабжен дополнительной камерой, которой размещена головка распределительной камеры с выходным патрубком промежуточного теплообменника, при этом дополнительная камера выполнена в виде двух, соединенных между собой большими основаниями усеченных перфорированных конусов.

2. Реактор по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что промежуточный теплообменник снабжен цилиндрической перегородкой с закрепленным в верхней части усеченным конусом, размещенным в дополнительной камере.

3. Реактор по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что перфорированные коаксиальные цилиндры выполнены по высоте разъемными и установлены внахлестку.

1114458

Изобретение относится к аппаратуре, предназначенной для проведения процессов в газовой среде на катализаторах или контактных массах и может быть использовано в химической, газовой, нефтехимической и других отраслях промышленности.

Известен каталитический реактор, содержащий корпус, внутри которого размещен слой катализатора с ради- 10 альным распределением .газа, заключенный между двумя перфорированными коаксиальными цилиндрами с набженный крышкой, выполненной в виде усеченного конуса t1).

Однако использование всего объема катализатора в известном реакторе достигается за счет снижения надежности работы, так как труднопредсказуемая

20 величина усадки катализатора при работе может оказаться сопоставимой с объемом катализатора, заключенном в крышке. В этом случае возникает неравномерность в распределении

25 газа по объему катализатора и, при дальнейшей усадке, байпасирование части газа мимо катализатора, что приведет к нарушению работы реактора. Для исключения указанного явления необходима загрузка дополнительного обье-З0 ма катализатора, что приведет к неполному использованию его объема и увеличивает капзатраты. Кроме того, затрудняется использование мелкозернистых катализаторов при малом гидравли-35 ческом сопротивлении реактора, так как мелкозернистые катализаторы имеют тенденцию к повышению величины усадки в процессе работы по сравнению с крупнозернистыми, что также приво- 40 дит к увеличению капзатрат.

Наличие одного слоя катализатора затрудняет или исключает использование известного реактора для целого ряда сложных каталических процессов 45 протекающих в несколько стадий напри-. мер, экзотермический процесс синтеза аммиака) и требующих создания многослойных каталитических реакторов, в том числе с применением проме-50 жуточного теплообмена, кроме того, требующих создания защитных слоев контактной массы (конверсия CO c предварительным поглощением каталитических ядов) и протекающих эффек- 55 тивно при использовании различных типов и размеров частиц катализаторов и контактной массы.

Все это приводит к снижению эффективности работы реакторов и к увеличению капзатрат.

Наиболее близким к изобретению является каталитический реактор, содержащий корпус, по высоте которого установлены слои катализатора, верхний — с аксиальным распределением газа, а нижний заключенный между двумя перфорированными коаксиальными цилиндрами — с радиальным распределением газа, промежуточный и предварительный теплообменники. Слои катализатора не сообщаются между собой Г21.

В связи с неизбежностью усадки катализатора в процессе его работы, достигающей величины 10X., в верхней части слоя катализатора с радиальным распределением газа образуется пространство, незаполненное катализатором, что приводит к байпасированию газа мимо слоя катализатора и нарушению режима работы реактора. Лля исключения этого явления и повышения надежности работы в известном реакторе, в верхней части радиального слоя размещают дополнительный (не работающий) объем катализатора, который служит для пополнения работающего слоя по мере его усадки. Тем самым в известном реакторе для обеспечения надежности необходимо дополнительно загружать не менее

10Х неработающего катализатора, что приводит к увеличению капзатрат.

Размещение катализатора в отдельных.не сообщающихся слоях по высоте затрудняет работы по загрузке и выгрузке катализатора, требует применения специальных устройств, механизмов и приспособлений для проведения этих работ и приводит к увеличению трудоемкости и сроков проведения монтажных и ремонтных работ.

Размещение в реакторе нескольких слоев катализаторов, работающих при повышенных температурах и давлениях, вызывает необходимость создания специальных устройств для обеспечения компенсации температурных удлинений внутренних конструкций. В известных реакторах такими устройствами являются волнистые компенсаторы, гибкие элементы, различные устройства с сальниковыми уплотнениями. Все это усложняет конструкцию и приво11144

3 дит к снижению надежности работы реакторов.

Целью изобретения является сокращение капэатрат путем более полного использования объема катализатора и облегчения загрузки и выгрузки катализатора.

Поставленная цель достигается тем, что каталитический реактор,содержащий корпус, по высоте которого 10 установлены слои катализатора, верхний — с аксиальным распрецелением газа, а нижний, заключенный между двумя перфорированными коаксиальными цилиндрами — с радиальным распреде- 15 пением газа, промежуточный и предварительный теплообменники, снабжен дополнительной камерой, в которой размещена головка распределительной камеры с выходным патрубком . 20 промежуточного теплообменника, при этом дополнительная камера выполнена в виде двух, соединенных между собой большими основаниями усеченных перфорированных конусов. 25

Кроме того, промежуточный теплообменник снабжен цилиндрической перегородкой с закрепленным в верхней части усеченным конусом, размещенным в дополнительной камере, а перфорированные коаксиальные цилиндры выполнены по высоте разъемными и установлены внахлестку.

На чертеже изображен реактор, вертикальный разрез. 35

Реактор содержит корпус 1, по

1 высоте которого установлены слои ка тализатора, верхний 2 — с аксиальным распределением газа, а нижний 3 с радиальным распределением газа, 40 заключенный между двумя перфорированными коаксиальными цилиндрами, внутренним 4 и наружным 5, промежуточный 6 и предварительный 7 теплообменники. Реактор снабжен дополнитель-45 ной камерой 8, выполненной в виде двух, соединенных между собой большими основаниями усеченных перфорированных конусов 9, внутри которой размещена головка распределительной 50 камеры с выходным патрубком 10 промежуточного теплообменника 6.

Промежуточный теплообменник 6 .снабжен цилиндрической перегородкой 11 с закрепленным в верхней части усеченным конусом 12, размещенным внутри дополнительной камеры 8. Реактор имеет патрубок 13 входа основного

58 4 потока газов, патрубок 14 для ввода второго потока газов, патрубок 15 для вывода газов, кольцевой зазор 16, кольцевой зазор 17, образуемый цилиндрической перегородкой и внутренним перфорированным цилиндром, проход кольцевого сечения 18 для сообщения слоев катализатора, люки

19-21 для загрузки катализатора и патрубок 22 для выгрузки катализатора.

Коаксиальные перфорированные цилиндры снабжены разъемом 23, концы которого выполнены внахлестку.

Реактор работает следующим образом.

Реагирующие газы поступают в корпус 1 двумя потоками через патрубки 14 и 13. До поступления в зону катализа первый поток проходит зазор 16 и предварительный теплообменник 7, а второй поток — промежуточный теплообменник и выходной патрубок 10, после чего эти потоки смешиваются и поступают в аксиальном направлении сверху вниз на верхний слой катализатора 2, размещенный на верхнем перфорированном усеченном конусе 9 дополнительной камеры 8.

Далее нагретые за счет теплового эффекта процесса газы через полость дополнительной камеры 8 поступают в промежуточный теплообменник 6, где они охлаждаются холодным потоком входящих реагирующих газов, и через зазор 17, образуемый цилиндрической перегородкой 11 с усеченным конусом 12 и перфорированными цилиндром 4 и нижним усеченным конусом 9 дополнительной камеры 8, поступает в радиальном направлении от центра к периферии на нижний слой катализатора 3, размещенный между наружным 5 и внутренним 4 периферированными коаксиальными цилиндрами.

Выполнение дополнительной камеры 8 в виде двух соединенных между собой большими основаниями усеченных нерфорированных конусов 9, установленных с зазором к перфорированному наружному цилиндру 5, образует проход кольцевого сечения 18 для сообщения слоев катализатора, посредством которого обеспечивается самопроизвольное пополнение нижнего радиального слоя катализатора, при его усадке за счет объема катализатора, размещенного в верхнем аксиальном слое.! 1)4458

11

17 рцяцдц Заказ бб76/5 Тираж 532 Подписное

Филиал ППП П атеят, г.Уатород, уя.Проектная, 4

Прореагировавшие газы, нагретые за счет теплового эффекта процесса, поступают в предварительный теплообменник 7, где охлаждаются холодным потоком входящих реагирующих газов и 5 через патрубок 15 выводятся из реактора.

Загрузка обоих слоев катализатора осуществляется через люки 19-21, а выгрузка — через патрубок 23. Компенсация температурных напряжений осуществляется за счет разъема перфорированных коаксиальных цилиндров, концы которых размещены внахлестку.

Применение предлагаемого изобретения позволяет снизить капзатраты путем более полного использования объема катализатора и облегчить загрузку и выгрузку катализатора.

12

Л