Способ синтеза метанола и реактор для его осуществления
Изобретение относится к способу получения метанов и реактору для его получения , в которых катализатора разделяется на несколько последовательных слоев, причем каждый слой имеет днище и коническую диафрагму на расстоянии от свободной поверхности следующего слоя катализатора с образованием полости, к внешней периферии которой подводят охлаждающий газ, так чтобы достичь в указанной полости оптимального смешивания с частично прореагировавшим газом, который прошел в осевом направлении через верхний слой катализатора, В реактор введена труба под верхним слоем катализатора по его центру, разграничивающая внутри массу катализатора нижних слоев от верхнего слоя, а нижний слой или слои с максимальныти падением давления преобразованы в слой (слои) в основном с радиальным потоком посредством ввода двух цилиндрических стенок, соосных указанной трубе, в основном перфорированных и образующих воздушные полости с внутренней стенкой оболочки и с внешней стенкой трубы соответственно 2 с.п. ф-лы. 3 з.п. ф-лы, 1 ил. (/
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ (21) 4614926/26 (22) 04,08,89 {46) 30, 10.92, Бюл. ¹ 40 (31) 2967/88 (32) 05,08.88 (33) СН (71} Аммониа Казале С,А, (СН), Умберто 3арди (Щ (72) Умберто Зарди и Джорджо Пагани (lT) (54) СПОСОБ СИНТЕЗА МЕТАНОЛА И РЕАКТОР ДЛЯ Е ГО О СУЩЕ СТВЛ Е Н ИЯ (57) Изобретение относится к способу получения метанов и реактору для его получения. в которых масса катализатора разделяется на несколько последовательных слоев, причем каждый слой имеет днище и коническую диафрагму на расстоянии от свободной поверхности следующего слоя катализатора с образованием полости, к Кзобретеиие относится к способу синтеза метанола и к реактору для его осуществления, Известны способы синтеза метанола из . газообразного СО и водорода s присутствии катализатора, осуществляемого в реакторе один из наиболее известных — это процесс Ай Си Ай, основные параметры которого — низкое давление (например 40-50 бар) и катализатор на основе меди. Реактор, в котором осуществляется этот синтез, содержит корпус, заполненный катализатором, разделенным на слои, и средства для подачи охлаждающего газа и реагента, Способ осуществляемый в этом реакторе, как и сам реактор имеет много недостатков:,, Ж „„1773236 А3 2 внешней периферии которой подводят охлаждающий гаэ, так чтобы достичь в указанной полости оптимального смешивания с частично прореагировавшим газом, который прошел в осевом направлении через верхний слой каталйзатора. В реактор введена труба под верхним слоем катализатора по его центру, разграничивающая внутри массу катализатора нижних слоев от верхнего слоя, а нижний слой или слои с максимальным падением давления преобразованы в слой (слои) в основном с радиальным потоком посредством ввода двух цилиндрических стенок, соосйых указанной трубе, в основном перфорированных и образующих воздушные полости с внутренней стенкой оболочки и с внешней стенкой трубы соответственно. 2 с.п. ф-лы. 3 з.п. ф-лы, I ил, — трудность получения равномерной температуры охлаждения реакционного газа, — высокая величина механической нагрузки на катализатор, расположенный в нижних слоях, на которые давит весь вес катализатора,. — большое падение давления вследствие исключительно осевого протекания газа. Цель изобретения — интенсификация процесса, Можно значительно улучшить выход и снизить потребление энергии, если работать, например, следующим образом: массу катализатора разделить на несколько последовательных слоев, причем 3 1773236 4 каждый слой располагают на днищах, под которыми устайавлйвают диафрагмы, расположенных на некотором расстоянии от поверхности последующего слоя катализа. тора, с образованием таким образом кольцевой полости, Подают охлаждающий газ к периферийным участкам полости так, чтобы в этой полости получить оптимальное смешение с частично прореагировавшим газом, подаваемым в аксиальйом-направлении через верхние слои каталйзатора; по центру и под верхним слоем катализатора установлена труба, чтобы внутри разграничить массу . каталйтических слоев, расположеннйх ни" же верхнего слоя, а нижний слой или слои с максимальным падением давления преобразованы в слой (слой) в основном с радиальным потоком посредством установки двух цилйндрических перфорированных стенок коаксиальнь1х c указанной трубой и образующих воздушные полости с внутренней стенкой корпуса и соответственно с внешней стенкой трубы. Охлаждающий газ, годзваемый к перйферийным участкам смесйтельной полости направляют от перифе*, рии к центру реактора и смешивают с частично йрореагировавшим газом, текущим в аксйальном направлении от дйа каждого слоя катализатора;: который йаправляют от центра к перйферии с помощью упомянутых конических диафрагм. Для улучшения интенсивности смешивания, и достижения равномерности температуры -газа. частично прореагировавшему газу придают-вращательное движение с помощью поВоротных пластин. закрепленных на диафрагмах, . Реактор и способ синтеза метанола, осуществляемый с его помощью; показаны на чертеже, Реактор состоит из устойчивого к давлейию корпуса 1. внутренний объем которого заполнен катализатором,"разделенным на слои. Слои катализатора 2 — 5 разделены перфорированными коническими днищами 6-9, которые установлены,у основания слоев. Каждое днище. под которь1ми установлены диафрагмы 10, находятся ía ðàññòîÿíèè от свободных поверхностей нижележащих слоев 11, 12, 13 и образуют кольцевые йолости 14., 15, 16, в которых размещены средства 17, 18, 19 для подачи охлаждаюшего газа, расположенные вблизи внутренйей стенки реактора, то есть на самом дальнем крае от центральной оси реактора, Реактор снабжен центральной трубой 20, которая проходит сквозь все слои катализатора, кроме верхнегб слоя, и установлена в середине поД днищем верхнего слоя. В последнем слое катализатора установлена коаксиально перфорированная внешняя стенка 21, которая образует полость 22 с внутренней стенкой реактора, и внутренняя перфорированная стенка 23 высотой Н1, меньше высоты Hz, образующая воздушную полость 24. На разности высот Hz — Н1 поток газа аксиальный, а вдоль высоты Нз поток становится радиальным; В предпочтителъном варианте кониче10 ские днища состоят из нескольких сегментов перфорированной пластйны со сварной сеткой, контактирующей с катализатором, поддерживаемой балками, которые на одном конце опираются на центральную тру-. бу, а другим концом опираются на кольцо 25, предусмотренное на корйусе реактора. Согласно предпочтительному аспекту изобретения диафрагмы 10 снабжены пластинами, повернутыми на 45 относительно 20 радиуса, и приваренными к вышеупомянутым диафрагмам, что придает частйчио прореагировавшему газу вращательное движение. Способ осуществляется следующим об25 разом Газ 26 поступает через верхнюю центральную часть реактора и протекает аксиально через первые три слоя катализатора. В кольцевых полостях 14, 15, 16, частично 30 прореагировавший газ охлаждается вблизи внутренней стенкй реактора посредством охлаждающего кольца 27 и смешивается путем контактирования с охлаждающим газом, поступающим внутрь реактора из 35 средств 1,7, 18. 19 В последнем слое, где имеет место максимальное падение давления, поток газа протекает в радиально-осевом направлении благодаря двум воздушйым полостям 22 и 24, Полностью прореагировавший газ выхо40 дит через патрубок 28, Следует отметить, что наибольшее падение давления в этом реакторе происходит в 4-м слое, потому что через него проходит катализатора больше предыдущих, Делая этот 4-й слой радиальным, можно достичь заметного снижения падения по сравнению с осевым потоком, сохраняя в то же время 50 принципиальную простоту реактора Можно еще более улучшить качество работы реактора путем преобразования и других слоев из осевого в радиально-осевой 55 тип Работая согласно изобретению можно получить следующие преимущества: — более эффективное охлаждение газа при легком управлении температурой, 45 наибольший поток и потому что высота слоя 1773236 — независимость слоев катализатора с .периферийным участкам смесительной и. удельными давлениями внутри катализато-: —: лости, направляют от периферии к центр ра, ...: . реактора и смешивают с частично прореаги— уменьшение падения давленйя. ровавшим газом, текущим в осевом направ. Изобретени<фыло описано на примере 5 пении от дна каждого слоя катализатора, предпочтительного исполнейия реактора;: - который направляют от центра и перифепоказайного на чертеже, с четырьмя слоями рии. катализатора, первые три с осевым пото- :, 3. Способ пои . 2, отл ич а ю щи и с я ком, четвертый преобразован преимущест- тем, что частично прореагировавшему газу венно. в слой с радиальным потоком С 10 придаютвращатЕльноедвижение. подачей охлаждающего газа в трех меотах. . 4. Реактор для синтеза метанола, содер- Очевидно, что реконструкция на месте мо-.. " жащий корйус, заполненный катализато жет быть применена к любому обычному: ром," разделенный на слои, и средства дпя. реактору с осевым потоком, с количеством:. : "подачи охлаждающего газа и реагента, о т-: слоевотличающимся отчетырех;с, tio ìåHü- 15 л и ч à ю щи и с я тем, что, с целью интеншей мере, одним радиальным или радиаль- сификации процесса, он снабжен разделиноосевымслоем, ис подачейохлаждающего тельными коническими перфорированными газа более чем s трех местах. : . . .. днищами, на которйх расположены слои катализатора с аксиальным направлением реФ о р м у л а и з о б р е т е н и я",::. 20 агента, расположенные на расстоянии от 1. Способ синтеза метанола в реакторе,, нижележащих слоев катализатора и образузаполнейном катализатором со средствами ющие полости с размещенными в них среддля подачи охлаждают„его газа и реагента,,. ствами для подачиохлаждающего реагента. о т л и ч а ю щ и й.с,я тем, что, с цепью .::::.::.: 5. Реактор поп.4, отл ича ющийся ..интейсификации процесса, слои катализа- 25 тем; что он снабжен закрепленными под ...тора располагают на конических днищах, днищем поворотными пластинами, центнаходящихся на расстоянии от свободной.: ральной трубой, проходящей через слои ка- .. .поверхности нижерасйоложенного слоя с: .. тализаторас аксиальнымходомреагента, и образованием кольцевых полостей. охпаж-::: установленнь1ми коаксиально no крайней дающий газ подают к периферии кольцевых 30 мере в последнем слое катализатора перфополостей, в которых.его смешивают.с час-, . рйрованными вертикальными стенками, обтичйо прореагировавшим реагентом; пода-:: разующими воздушные полости с ваемым аксиапьно через верхние слои . .. внутренней стенкой корпуса реактора и с . - катализатора и аксиальнб-радиально через:.. внешней стенкой центральной трубы сооТнижние слои.: ::. --:::.";. - 35 "ветствеййо, при этом верхний конец трубы 2; Способ пои. 1, отл и чаю щий с я . . закреплен в верхнем днище, а нйжний — во тем, что охлаждающий газ, подаваемый к — внутренней перфорйрованной стенке. 1773236 Составитель H.Êàöîâñêàÿ Техред M.Mîðãåíòàë Корректор Э.Лончакава Редактор 3.Хорина Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина. 101 Заказ 3851 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж 35, Раушская наб„4!5
