Контактный аппарат

 

Изобретение может быть использовано в технологии сернокислотного производства . Особенность контактного аппарата (КА) заключается в использовании вертикальных кольцевых слоев катализатора в рабочем обьеме в сочетании с газораспределительными каналами переменного сечения для ввода и вывода газов. КА снабжен герметичной камерой для:вывода газа и загрузки катализатора, камерой для разгрузки катализатора , центральной колонной, несущей конструкции рабочего объема, днищем для рабочего объема, на котором выполнены кольцевые Слои катализатора с устройствами , устраняющими температурные напряжения . Герметичная камера и днище снабжены теплообменными устройствами, 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

союз соВетских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

PF СПУЕ ЛИК (st)s. В 01 Л 8/04

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ аеааай

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4912791/26 (22) 08.01.91 (46) 07,05.93, Бюл, N 17 (71) Московское научно-производственное объединение химического машиностроения (72) В,В. Игин, Ю.В. Филатов, С.П. Степанов, З.А. Лобова, Г,А. Нижегородов, P.Ñ. Сулейманов, В.И. Левин, Б,М. Шурупов (56) 1. Патент США ¹ 440022225522 11, кл, В 01 J 8/00, 1977, 2. Авторское свидетельство СССР № 1364358, кл. В 01 J 8/00, 1988, (54) КОНТАКТНЫЙ АППАРАТ (57) Изобретение может быть использовано в технологии сернокислотного производстИзобретение относится к созданию конструкций аппаратов, используемых в процессах неорганического синтеза газообразных продуктов, проводимых на катализаторе, Изобретение наиболее эффективно может быть использовано в аппаратурном оформлении технологии сернокислотного производства при переводе двуокиси серы в трехокись серы.

Целью изобретения является повышение производительности, надежности и снижение эксплуатационных затрат путем использования полезного рабочего объема аппарата, движущей силы проходящих газов при теплосъеме, предотвращения температурных напряжений и улучшения погрузочно-разгрузочных работ с катализатором.

На фиг. 1 изображен контактный аппарат, сечение А — А на фиг. 2, на фиг. 2 — сечение Б — Б на ариг. 1; на фиг. 3 — сечение  — В

„„Я.) „„1813558 А1 ва, Особенность контактного аппарата (КА) заключается в использовании вертикальных кольцевых слоев катализатора в рабочем объеме в сочетании с газораспределительными каналами переменного сечения для ввода и вывода газов. КА снабжен герметичной камерой для вывода газа и загрузки катализатора, камерой для разгрузки катализатора, центральной колонной, несущей конструкции рабочего объема, днищем для рабочего объема, на котором выполнены кольцевые слои катализатора с устройствами, устраняющими температурные напряжения. Герметичная камера и днище снабжены теплообменными устройствами, 2 э.п, ф-лы, 5 ил. на фиг, 1; на фиг. 4 — сечение à — Г на фиг. 3; на фиг. 5 — герметичная камера с теплообменным устройством и перегородками;

Контактный аппарат состоит иэ корпуса

1, из центральный колонны 2 и основания 3 для рабочего объема.

Корпус 1 выполнен в верхней части аппарата в виде герметичной камеры 4, которая оборудована патрубками 5 санитарной обработки, люком 6 для ввода катализатора и устройством 7 для загрузки катализатора, в средней части в виде рабочего объема 8 аппарата, который оборудован вертикальными кольцевыми слоями 9 катализатора, вертикальными газораспределительными каналами 10. вертикальными газосборочными каналами 11, и патрубками 12 и 13 ввода и вывода газа, в нижней части в виде опор

14, поддерживающих корпус 1, камеры 15 для разгрузки катализатора.

1813558

15

Центральная колонна 2, несущая конструкцию рабочего объема 8 аппарата, крепится с основанием 3 и корпусом 1 через температурные компенсаторы 16.

1 . Основание 3 выполнено с патрубками

17для разгрузки катализатора, которые расположены под вертикальными кольцевыми слоями катализатора 9. На основании 3 в рабочем объеме 8 аппарата приварены косынки 18, расположенные по границам с одной стороны каждого вертикального газораспределительного канала 10 и газосборочного канала 11.

В рабочем объеме 8 вертикальные кольцевые слои 9 катализатора сверху открыты в герметичную камеру 4. Центры вертикальных кольцевых слоев 9 катализатора сдви.нуты по отношению друг к другу и к центру корпуса 1 так, что кольцевые слои 9 катализатора эксцентрично расположенные между собой, образуют газораспределительные и газосборочные каналы 10 и 11 переменного сечения, Каждый из каналов 10 и 11 (за исключением крайних газораспределительных каналов — канала 10, примыкающего к стенке корпуса 1 и газосборочного канала

11, примыкающего к стенке колонны 2) состоит из донышка 19, уложенного на основание 3 (B виде платформы), прикасающегося с одной стороны к косынкам 18, вертикальных стоек 20, приваренных внизу к донышку 19, перфорированных решеток 21 и стяжек 22, Каждый газорэспределительный канал 10 в верхней части имеет крышку 23 с вертикальными перегородками 24, выполненными по высоте, рав. ной ширине вертикального кольцевого слоя

9 (ширине слоя катализатора). Каждый газосборочный канал 11 в верхней части открыт в герметичную камеру 4 и укреплен по верхней границе канала 11 по перфорирован.. ным решеткам 21 профильным прокатом 25.

Каналы 10 и 11 на концах своих торцевых частей размещены в направляющих вертикальных стойках 26, закрепленных на основании 3.

В рабочем объеме 8, в районе патрубка

12 ввода газа выполнена газорэспределительная переменного сечения полость 27 ввода газа в газораспределительные каналы 10. Газораспределительная полость 27 герметично отделена от камеры 4 крышкой

28 и перегородками 29 от газосборочных каналов 11 и от слоев 9 катализатора, В рабочем объеме 8, в районе патрубка

13 вывода газа выполнена газосборочная переменного сечения полость.30, которая герметично отдалена перегородками 31 от газораспределительных каналов 10 и от слоев 9 катализатора. Полость 30 свободно открыта в камеру 4, Герметичная камера 4 оборудована внутри теплообменными устройствами 32 и направляющими потоки газов перегородками 33. Основание 3 оборудовано теплообменными устройствами 34 под вертикальными кольцевыми слоями 9 катализатора и под газосборочными каналами

11.

Контактный аппарат работает следующим образом, Исходные продукты — двуокись серы и воздух (кислород) поДаются с температурой

420 — 440 С через патрубок 12 в полость 27

Из полости 27 смесь газов по газораспределительным каналам 10, благодаря переменному их сечению равномерно попадает сквозь перфорированные решетки 21 в вертикальные кольцевые слои 9 катализатора.

В вертикальных кольцевых слоях 9 катализатора происходит окисление двуокиси серы в трехокись по реакции 2Я02+Ог - 230з.

Вводимый в рабочий объем относительно холодный (420 — 440 С) поток газа проходит по газораспределительным каналам 10, крайние из которых предохраняют стенку корпуса 1 и стенку центральной колонны 2 от перегрева, а внутренние газораспределительные каналы 10 смягчают температурное воздействие на катализатор (предохраняя его от возможного спекания при перегревах).

Из вертикальных кольцевых слоев 9 катализатора горячие газы (выше 440 С) в основном отводятся вдоль и через открытые сверху газосборочные каналы 11, а также через открытые сверху кольцевые слои 9 катализатора.

В герметичной камере 4 горячие газовые потоки направляются перегородками

33 на теплообменные устройства 32, где происходи -сьем тепла. При охлаждении газовых потоков уменьшается их объем, что создает дополнительную тяговую силу проходящим через аппарат газовым потокам и, как следствие, снижает энергозатраты газодувных машин.

Газовые потоки из газосборочных каналов 11 вместе с охлажденными газами из герметичной камеры 4 собираются в полости 30 и выводятся из аппарата через патрубок 13.

Каналы 10 и 11 переменного сечения обеспечивают равномерное распределение давления по всем площадям перфорированных решеток 21 газам, проходящим через кольцевые слои 9 катализатора. Использование переменного сечения каналов 10 и 11 позволяет максимально использовать рабо1813558 чий объем 8 со снижением закладки металла в конструкцию аппарата. Каналы 10 и 11, ограничивающие слои 9 катализатора, выполнены с учетом предотвращения температурных напряжений, так как при переводе аппарата на рабочий режим и обратно (при остановках на ремонты) перепад температур составляет от 20 до 460 С, а в рабочем режиме перепады температур колеблются в пределах 420 — 440 С, Предотвращение температурных напряжений в рабочем объеме

8 осуществляется размещением конструктивных узлов каналов 10 и 11 на донышках

19, свободно лежащих на основании 3 и ограниченных каждый с одной стороны косынками и скользящих при линейных расширениях и сокращениях в направляющих стойках, закрепленных на основании 3 и расположенных в местах концевых торцевых частей каналов 10 и 11.

Снятие температурных напряжений в основании 3, закрепленном между центральной колонной 2 и корпусом 1, происходит через температурные компенсаторы 1б.

Теплоабменные устройства 34, выполненные на основании 3, обеспечивают теплосъем снизу кольцевых слоев 9 катализатора и газосборочного канала 11 и позволяют регулировать рабочую температуру в обьеме катализатора, что улучшает ведение технологического режима процесса окисления и снижает возможность появления опасных зон спекания катализатора при повышении в„них высоких температур.

Чтобы не допустить проскоков газов через слои 9 катализатора вертикальные перегородки 24 крышек 23 в газораспределительных каналах 10 выполняются по высоте, равной ширине слоя 9 катализатора, что обеспечивает прохождение газа через полный слой 9 катализатора.

Герметичная камера 4 в аппарате перед остановкой на ремонт и для производства погрузочно-разгрузочных работ с катализатором продувается воздухом через патрубки 5 санитарной обработки

Загрузка катализатора производится через люк б устройством 7. Отработанный катализатор из кольцевых слоев 9 выгружается через патрубки 17 в камеру 15 непосредственно в транспортные устройства и вывозится из камеры 15 на регенерацию (или переработку).

Пример рабочего аппарата.

Контактный аппарат для доокисления следов двуокиси серы в трехокись серы в производстве серной кислоты.

Техническая характеристика

Производительность по газу, нм /ч 130000

Температура газа, С: на входе 410 +10 на выходе 430 +-10

Давление в аппарате, МПа 0,015

Диаметр аппарата, мм 8000

5 Габариты аппарата, мм: длина 10380 ширина 8260 высота 7б00

Масса аппарата, кг (в металле) 55000

Масса катализатора, кг 40000

10 Преимущества предлагаемого контактного аппарата перед известными контактными аппаратами (в т,ч. прототипом): корпус выполнен в верхней части в виде герметичной камеры, в средней части в виде

15 рабочего обьема и в нижней части в виде камеры для разгрузки катализатора, что в комплексе повышает технические характеристики конструкции в целом; центральная колонна, обеспечивающая

20 устойчивое положение аппарата, что позволяет улучшить прочностные характеристики конструкции; днище для рабочего объема, обеспечивающего рациональное размещение коль25 цевых слоев катализатора, газораспределительных и газосборочных каналов переменного сечения, что позволяет выполнить компактную конструкцию с повышенной производительностью и

30 уменьшенной металлоемкостью к используемому объему рабочей части конструкции; температурные компенсаторы днища, снижающие температурные. напряжения в днище, что позволяет повысить надежность

35 работы конструкции в целом; свободно лежащие на днище и скользящие по нему донышки с конструктивными узлами газораспределительных и газосборочных каналов, что позволяет устранить

40 влияние возникающих напряжений в рабочем обьеме; крышки газораспределительных каналов с вертикальными перегородками, устраняющими проскок газов через слои

45 катализатора, что позволяет повысить производительность и качество продукции; направляющие стойки, предотвращающие смещение кольцевых слоев катализато50 ра, газораспределительных и газосборочных каналов между собой, что позволяет снять напряжение и повысить надежность конструкций в рабочем обьеме; герметичная камера с теплообменным

55 устройством и перегородками, обеспечивающими необходимый теплосъем, что позволяет улучшить ведение технологического процесса и снижение энергозатрат газодувных машин;

1813558 днище, оборудованное теплообменным устройством, обеспечивающим необходимый теплосьем, что позволяет улучшить ведение технологического процесса и уменьшить напряжение и повысить надежность конструкции; устройства для загрузки и патрубки для разгрузки катализатора, обеспечивающие механизацию трудоемких процессов погрузочно-разгрузочных работ с катализатором, что позволяет снизить эксплуатационные затраты, Формула изобретения

1, Контактный аппарат для проведения гетер оген н ых реакций газообраэн ых реаtellToB на катализаторе, включающий корпус, верхнюю и нижнюю крышки, патрубки ввода и вывода газа, вертикальные кольцевые слои катализатора постоянного сечения, размещенные между решетками, центры которых смещены относительно друг друга и центра корпуса аппарата с образованием гаэораспределительных каналов переменного сечения, соединенные с

5 патрубками ввода и вывода газов, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения производительности и надежности, QH снабжен размещенными в гаэораспределительных каналах коробами, выполненными в

10 виде вертикально установленных стоек, поддерживающих решетки, жестко соединенных с ними днища и колпака, и ограничителями, примыкающими к стойкам и закрепленными на основании, 15 2. Аппарат по и. 1, отличающийся тем, что он снабжен установленным в верхней части корпуса теплообменным устройством и направляющими перегородками, 3. Аппарат по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю20 шийся тем, что основание снабжено теплообменным устройством, 1813550

Б-Б

А

Фиг.2 В =В

Фиг.3

1813558

Г-Г

ФигЛ

Составитель В.Игин

Техред M.Mîðãåíòàë Корректор А,Обручар,Редактор Г.Бельская

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

Заказ 1801 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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