Кожухотрубный реактор

 

1. КОЖУХОТРУБНЫЙ РЕАКТОР для проведения экзотермических и эндотермических реакций, содержащий корпус, трубные решетки, пучки труб. внутри которых размещен катализатор, распределительные устройства, техно-; логические патрубки, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения производительности по целевгагу продукту за счет выравнивания профиля теютератур по длине реактора, каждое распределительное устройство выполнено в виде трубки с щелевыми прорезямиВ верхней части и установлено внутри кажяой трубы у нижнего, ее торца. 2. Реактор поп.1, отличающийся тем, что распределительные трубки снабжены подвижными регулируе .мыми крышками, расположенными над I щелевыми прорезями.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК..SU„„31 42 О

4(51) В 01 J 8/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕКНЬЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3469675/23-26 (22) 15.04.82 (46) 15.01.85. Бюл. У 2 (72) Г.M.Ìèõàéëîâ, Н.В.Тябин, А.Б.Голованчиков и Т.А.Сурганова (71) Волгоградский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт (53) 66.023(088.8) (56) 1. Патент Великобритании

У 156824, кл. В 01 J 8/04, 1980.

2. Патент ФРГ У 2903582, кл. В 01 J 8/02, 1980. (54)(57) 1. КОЖУХОТРУБНЫИ РЕАКТОР для проведения экзотермических и эндотермических реакций, содержащий корпус, трубные решетки, пучки труб, внутри которых размещен катализатор,. распределительные устройства, техно-; логические патрубки, о т л и ч а вшийся тем, что, с целью повыше- ния производительности по целевому продукту за счет выравнивания профи- ля температур по длине реактора, каждое распределительное устройство выполнено в виде трубки с щелевыми прорезями в верхней части и установлено внутри каждой трубы у нижнего. ее торца.

2. Реактор по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что распределительные трубки снабжены подвижными регулируе.мыми крышками, расположенными над g щелевьмн прорезями.

1134230

Изобретение относится к реакторам для проведения неизотермических каталитических реакций и может найти применение в химической и нефтехимической промьппленности. 5

Известен реактор для проведения экэотермических каталитических процессов, представляющий собой двухсекционную вертикальную колонну. В первой секции, где катализатор распо- 10 ложен в трубах трубного пучка, проводится их охлаждение путем подачи хладагента в межтрубное пространство. Во второй адиабатической зоне охлаж дения не производится 1 3. 15

Недостатком известного реактора является отсутствие теплоотвода во второй зоне, что приводит к перегреву или переохлаждению в ней реакцион1 ной массы и ухудшению качества про- 20 дуктов реакции.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сути и достигаемому эффекту является реактор с трубным .пучком для проведения каталитических неизотермических реакций в газовой фазе, который состоит из корпуса и трубного пучка, закрепленного в трубных решетках. Реакционная масса движется по трубам, заполненным ка- 50 тализатором. Теплоноситель движется

:в межтрубном пространстве. Для равномерного распределения теплоносителя по всему поперечному сечению межтрубиаго пространства в нем установлены .35 распределительные устройства, представпяющие собой пластины с проходным сечением, изменяющимся в радиальном направлении 2 ).

Однако известным реактором невоз- 40 можно осуществлять регулирование теплоотдачи от реакционной массы к стенкам труб, кто приводит к ухудшению качества продуктов реакции за счет большого изменения температуры 45 по длине реактора.

Цель изобретения — повышение производительности по целевому продукту . реакции за счет выравнивания профиля температур по длине реактора. 50

Поставленная цель достигается тем, что в кожухотрубном реакторе, содержащем корпус, трубные решетки, пучки труб, внутри которых размещен катализатор, распределительные уст- 55 ройства, технологические патрубки, каждое распределительное устройство выполнено в виде трубки с щелевыми прорезями в верхней части и установлено внутри каждой трубы у нижнего ее торца.

Кроме того, распределительные трубки снабжены подвижными регулируемыми крьппками, расположенными над щелевыми прорезями.

На фиг ° 1 показан реактор, общий вид (в каждой трубе трубного пучка установлено на входе распределительное устройство); на фиг.2 — трубка распределительного устройства, имеющая в верхней части щелевые прорези и подвижную крышку для регулирования высоты щелевых прорезей с помощью реэьбового соединения; на фиг ° 3 — та же трубка распределительного устройства с подвижной крьппкой в виде клапана, автоматически регулирующего высоту щелевых прорезей в зависимости от расхода реакционной массы.

Кожухотрубный реактор состоит из корпуса 1 с патрубками входа 2 и выхода 3 теплоносителя в межтрубном пространстве, патрубков входа 4 и. вЫхода 5 реакционной массы, трубных решеток 6, в которых закреплены трубы 7 трубного пучка. Внутри каждой трубы 7 осесимметрично на входе установлено распределительное устройство 8. Трубы 2 заполнены катализатором 9.

Распределительное устройство 8 представляет собой трубку 10, установленную на входе в каждую трубу 7 трубного пучка. В верхней части трубок 10 выполнены щелевые прорези 11 и установлена на винте 12 подвижная крьппка 13, положение которой относительно прорезей регулируется гайкой:.1 4.

Подвижная крьппка может быть выполнена в виде клапана 15, автоматически регулирующего высоту щелевых прорезей в зависимости от расхода реакционной массы. Для предотвращения попадания катализатора на клапан 15 и ограничения его осевой подвижности над ним неподвижно установлен зонт 16.

Реактор работает следующим образом °

Поток реагирующих веществ по пат рубку 4 поступает на вход в трубы 7 трубного пучка. Часть реагирующих веществ сразу попадает на катализатор

9 между трубой 7 и распределительным устройством 8. Другая часть движется внутри трубки 10 распределительного

3 11342 устройства 8 и, проходя прорези 11, попадает на катализатор 9, смешиваясь с частично прореагировавшим потоком, двигавшимся между трубой 7 и распределительным устройством 8. IIpoApя оставшийся слой катализатора в трубах

7, поток реагирующих веществ выходит из реактора через патрубок 5.

РЕгулирование доли потока реагирующих веществ, поступающих в распре- 1О делительное устройство 8, осуществляется подвижной крышкой 13 с помощью гайки 14.

При отворачивании гайки 14 и подьеме крышки 13 высота прорезей увеличивается, увеличивается и доля потока в распределительном устройстве 8.

Для автоматического регулирования соотношения доли потоков, движущихся в распределительном устройстве 8 и между стенками трубы .7 и трубки 10, подвижная крышка может быть изготовлена в виде клапана 15. Колебания общего расхода на входе вызывают пропорциональное изменение положения клапана 15 относительно прорезей 11, поэтому соотношение доли потоков, движущихся в распределительном устройстве 8 и между стенками трубы 7

:и трубки 10, остается постоянньж.

При движении части реакционной массы между стенками трубы 7 и.трубки 10 в слое катализатора эквивалентный диаметр сечения уменьшается, что приводит к увеличению коэффициента

35 теплоотдачи от реакционной массы к стенкам трубы 7 на высоте g,, соответствующей высоте распределительного устройства 8. Так как на входе в трубы 7 концентрация исходных веществ4О максимальна, то тепловыделение или теплопоглощение за счет химической реакции здесь также наибольшее. Это большое количество тепла на входе: в трубу 7 возможно подвести или отвести за счет большого коэффициента . теплоотдачи, что приводит к понижеФ нию температуры на входе при экзотермической реакции или ее повышению при эндотермической реакции.

Непрореагировавшая часть потока реакционной мас6ы, пройдя по трубке

30 4

10 распределительного устройства 8, на выходе из щелевых прорезей смешивается е частью потока, движущегося между стенками трубы 7 и.трубки

10, увеличивая концентрацию реагирующих веществ в последнем. Это вызывает увеличение тепла реакции для экзотермической реакции или его уменьшение для эндотермической реакции на высоте большей, чем высота распределительного устройства 8. Однако здесь эквивалентный диаметр, в котором движется поток реакционной массы, больше, чем эквивалентный диаметр сечения между трубой 7 и трубкой 10. Поэтому коэффициент теплоотдачи от реакционной массы к стенке трубы 7 падает, что вызывает увеличение температуры для экзотермической реакции ипи ее уменьшение для эндотермической-реакции на высоте большей, чем высота распределительного устройства 8.

Таким образом, для экзотермической реакции удается понизить температуру в области входа реакционной массы в трубы и повысить ее в средней части реактора для эндотермической реакции наоборот.

Выравнивание профиля температур

5 по высоте катализатора улучшает качество продуктов реакции.

Применение распределительного

,устройства, представляющего собой трубку, установленную на входе s каждую трубу трубного пучка, позволяет в значительной степени выровнять ,профиль температур по высоте катали затора, уменьшить градиенты темпера

;тур в 1,5.раза, снизить абсолютное значение температуры на 15-30, уве личить среднюю температуру на 2-5, . увеличить степень превращения на 0,81Х предотвратить. термическую деструкцию исходных веществ и продуктов реакции и термическую дезактивацию катализатора, что способствует повы-. шению качества продуктов реакции и увеличению срока службы катализатора ° облегчает эксплуатацию реактора в оптимальном температурном режиме.

1134230

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород. ул. Проектная, 4

ВНИИ ПН

Тирам 541

Фиг. 2

Заказ 9981/6

Подлисное