Контактный модуль для проведения окислительно- восстановительных процессов на стационарных катализаторах

 

Изобретение относится к устройствам для проведения окислительно-восстановительных процессов на стационарных катализаторах . Для интенсификации процесса за счет уменьшения каналообразований, контактный модуль содержит решетчатое днище, расположенную на нем сетку боковые сетки, завихрители, центральную сетку, верхнее кольцо Гранулы стационарного катализатора размещаются внутри контактного модуля над сеткой и решеточным днищем между завихрителем и занимают пространство до верхнего кольца причем в радиальном направлении катализатор удерживается корпусом аппарата 2зп ф-лы 2 ил 1 табл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 В 01 J 8/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ( (p3, 43 с

:Сд

Ql (21) 4045464/31-26 .(22) 31.01,86 (46) 07.04.91. Бюл. N 13 (71) Казахский государственный университет им. С,М.Кирова (72) К.А.Жубанов, В.M.Çàäîðñêèé, О.И.Школа, M.À.Ãèíçáóðã, Ф.Х.Хабибуллин, Ю.С.Дашко, М.Н,Неудачный, Л.Н.Казанский, А,Д.Стахурский, Д.Т.Денежный, А.Н.Березницкий и А.П.Анисимов (53) 66.097 (088.8) (56) Непрерывная гидрогенизация масел и жиров на стационарном катализаторе в колонных аппаратах. Масло-жировая промышленность. Обзор. М., 1977, с. 34-35. (54) КОНТАКТНЫЙ МОДУЛЬ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИИзобретение относится к устройствам, используемым в области органического синтеза, в частности к контактным модулям для проведения окислительно-восстановительных процессов на стационарных катализаторах, Целью изобретения является интенсификация процесса за счет уменьшения каналообразований.

На фиг, 1 изображен контактный модуль; на фиг, 2 — аппарат, общий вид в разрезе.

Контактный модуль содержит решетчатое днище 1, расположенную на решетчатом днище сетку 2, боковые стойки 3, завихрители 4. центральную стойку 5, верхнее кольцо б. Гранулы стационарного катализатора 7 размещаются внутри контактного модуля над сеткой 2 и решетчатым

„„5U„„1639735 А1

ТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ НА СТАЦИОНАРНЫХ КАТАЛИЗАТОРАХ (57) Изобретение относится к устройствам для проведения окислительно-восстановительных процессов на стационарных катализаторахх. Для интенсификации процесса за счет уменьшения каналообразаваний, контактный модуль содержит решетчатое днище, расположенную на нем сетку, боковые сетки, завихрители, центральную сетку, верхнее кольцо. Гранулы стационарного катализатора размещаются внутри контактного модуля над сеткой и решеточным днищем между завихрителем и занимают пространство до верхнего кольца, причем в радиальном направлении катализатор удерживается корпусом аппарата. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.. 1 табл. днищем 1 между завихрителями 4 и занимают пространство до верхнего кольца 6. В радиальном направлении катализатор удерживается корпусом аппарата 8.

Контактный модуль работает следующим образом.

Реакционная смесь подается вниз аппарата 8 и проходит через стационарный катализатор 7, размещенный в контактных модулях. При прохождении через решетчатое дно 1 и дополнительно расположенную на нем сетку 2 контактного модуля реакционная смесь диспергируется, турбулизируется и поступает на стационарный катализатор, где протекает химическая реакция. Размещение сетки на решетчатом днище не приводит к дополнительному сопротивлению, так как основное сопротивление создает стационарный катализатор и создает благоприятные условия для контактирования в

1639735 системе газ — жидкость — стационарный катализатор, а также в большей степени предотвращает каналообразование, чем дно контактного модуля по прототипу.

Соотношение диаметров отверстий сетки и решетчатого днища 1:6 — 1,5 является наиболее оптимальным. При соотношении диаметров сетки и днища 1:5, 1;4, 1:3 и т.д, .снижается эффективность работы контактного мОдуля вследствие уменьшения числа точек распределения гаэожидкостного потока по поперечному сечению модуля, т,е, более низкой степени разрушения газожидкостного потока и снижения степени его турбулизации, Кроме того, возрастает неравномерность распределения газожидкостного потока по всему поперечному сечению контактного модуля, особенно при изменении расхода жидкости или газа, При соотношении диаметров отверстий сетки и днища 1:16, 1:17, 1:18 и т,д. существенно повышается чувствительность контактного модуля к осадкам и загрязнениям, содержащимся в жидкости(фурфуроле, ксилите, растительных маслах, щелоке и т.д,), а также образующихся при регенерации и активизации стационарных катализаторов непосредственно в контактном модуле. Кроме того, увеличивается гидродинамическое сопротивление как контактного модуля, так и аппарата в целом, что приводит к увеличению энергетических затрат на проведение процесса и является экономически нецелесообразным.

Перфорированные завихрители 4 способствуют завихрению газожидкостного потока, вследствие чего снижается каналообразование, увеличивается время контакта за счет увеличения длины пути. Поворот верхних торцов завихрителей 4 в пределах

90 — 180 по отношению к нижним торцам, жестко закрепленным в основании 1, обусловлен необходимостью полного перекрывания поперечного сечения контактного модуля и обеспечения турбулизации во всем объеме контактного модуля. Количество завихрителей 4 определяется необходимостью полного перекрывания площади сечения контактного модуля и зависит. от угла поворота верхних торцов завихрителей. Величина перфорации завихрителей (30 — 40 ) способствует тому, что завихрители не повышают сопротивление при прохождении реакционных компонентов через контактный модуль. Свободное сечение перфорированных завихрителей составляет

30 — 40 /О от их общей площади, Повышение площади свободного сечения более 40 приводит к снижению жесткости завихрителей и легкости деформации при загрузке

55 катализатора в контактный модуль и гидравлических ударах при проведвнии окислительно-восстановительных процессов, Кроме того, при увеличении свободного сечения более 40 Д не наблюдается вращения газожидкостного потока на завихрителях, при этом среднее время контакта меньше, чем при свободном сечении завихрителей 30-.

40, т.е. снижается эффективность реакционно-массообменного процесса. При площади свободного сечения завихрителей менее 30; в контактном устройстве, заполненном стационарным катализатором, не только повышается сопротивление при прохождении реакционных компонентов через

KoHTBKTHblA модуль, но и оно не противодействует в достаточной степени скоплению жидкости внутри устройства, т.е. образованию застойных зон, При угле поворота верхних торцов меньше 90 в сечении контактного модуля происходит недостаточная степень завихрения восходящих потоков реакицонной массы. При угле поворота верхних торцов. больше 1809 плооскостей завихрителя создает дополнительное сопротивление газожидкостному потоку, Завихрители 4 не усложняют загрузку стационарного катализатора в контактный модуль, практически не изменяют его свободный объем. Кроме того, завихрители 4 совместно с боковыми 3 и центральной 5 стойками обеспечивают необходимую жесткость конструкции. Стойки

3, 5 жестко связывают между собой верхнее кольцо б и решетчатое днище 1. Важное значение имеет отношение высоты контактного модуля к его диаметру. При повышении отношения высоты к диаметру свыше 0,5 гранулы стационарного катализатора создают дополнительное сопротивление, снижают поверхность контакта фаз за счет уменьшения эффекта диспергирования решетчатого днища 1 и сетки 2, Предлагаемый контактный модуль позволяет получать однородную структуру гидродинамического потока, исключает каналообразование и в конечном итоге интенсифицирует окислительно-восстановительные процессы на стационарных катализаторах.

fl р и м е р. 60 мм сплавного стационарного катализатора на основе никель-алюминия фракции 3 — 5 мм выщелачивают

10 -ным водным раствором едкого натрия из сплава, содержащего 10 Д алюминия (глубина выщелачивания контролируется по количеству выделившегося водорода), Выщелоченный катализатор отмывают дистиллированной водой до нейтральной реакции по фенолфталеину, загружают в реактор

1639735

Скорость подачи масла, ч 1

Титр, С

Йодное число GB-. ломаса, Интенси вность, Температура плавления саломаса, С

47,7

46,2

100,0

58,8

0,85

0,50

64,4

65,3

42,7

39,2

46,9

104,7

42,8

63,6

0,89

112,9

43,1

46.2

0,96

63,0 из нержавеющей стали и сушат в токе водорода при 120 С в течение 3 ч. Гидрированию до йодного числа 63-65% lg подвергают хлопковое масло (йодное число 106.4 !г, кислотное число 0,38 мг КОН) путем подачи масла и водорода в реактор при 200 С, давлении водорода 0,1 МПа и барботаже водорода 120 ч, Об интенсификации процесса судят по объемной скорости подачи масла, которая обеспечивает получение саломаса с титром 39-43 С и йодным числом 63 — 65 12.

В таблице приведена характеристика конструктивного элемента.

Таким образом, при использовании днища с размещенной на ней сеткой интенсивность процесса, выраженная через объемную скорость подачи масла при получении низкотитровых саломасов, с йодным числом 6365 lz и титром 39 — 43 С, повышается на

4.,7 . При совместном использовании перфорированных завихрителей и днища с размешенной на ней сеткой повышается интенсивность процесса на 12,9 .

Кроме того, разница между титром и температурой плавления снижается с 5-7 до 3-4 С.

Конструктивный элемент

Сетка с размерами ячеек 0,3 мм

Сетка с размерами ячеек 2 мм

Днище с размерами ячеек 2 мм, расположенной на ней сеткой с размерами ячеек 0,3 мм

Днище 2 мм с установленной сеткой 0,3 мм и перфорированными завих ителями

Формула изобретения

1. Контактный модуль для проведения окислительно-восстановительных процессов на стационарных катализаторах, содер5 жащий центральную и боковые стойки, верхнее кольцо и решетчатое днище с катализатором, отл и ча ю щи и ся тем, что, с целью интенсификации процесса за счет уменьшения каналообразований, он снаб10 жен сеткой, расположенной на решетчатом днище, и перфорированными завихрителями, одна из боковых граней которых присо1инена к центральной стойке, при этом нижние торцы жестко закреплены на решет15 чатам днище, а верхние развернуты на угол

90-180 .

2, Модуль по и. 1, отличающийся тем, что отношение диаметра отверстий сет20 ки к диаметру отверстий решетчатого днища составляет 1:6 — 15, а свободное сечение перфорированных завихрителей от их общей площади 30-40 .

3. Модуль по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю25 шийся тем, что отношение высоты контактного модуля к его диаметру не превышает 0,5.

1639735

Фхг. Z и

Редактор А. Мотыль

Составитель А. Телесницкий

Техред M,Mîðãåíòàë Корректор А. Осауленко

Заказ 977 Тираж 352 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 б

3