Система плотной загрузки катализатора в байонетные трубы для реактора-теплообменника конверсии с водяным паром, использующая съемные спиральные элементы

Настоящее изобретение описывает устройство и способ плотной и равномерной загрузки катализатора в кольцевое пространство байонетной трубы, применяемой в реакторе конверсии с водяным паром, причем указанное устройство прибегает к съемным спиральным элементам. Изобретение позволяет одновременно плотно и равномерно загрузить каждую из байонетных труб реагентами. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к области загрузки каталитических труб, используемых в трубчатых реакторах для осуществления сильно эндотермических или сильно экзотермических реакций. Таким образом, настоящее изобретение применимо, в частности, к реактору конверсии с водяным паром природного газа или различных углеводородных фракций с целью получения смеси СО+Н2, называемой синтез-газом.

Можно выделить два больших семейства реакторов конверсии с водяным паром.

Реакторы, в которых тепло подводят при помощи системы горелок, расположенных внутри реактора, и реакторы, в которых тепло подводят при помощи жидкого или газообразного теплоносителя, обычно, газообразных продуктов сгорания, причем указанное сгорание происходит вне самого реактора конверсии с водяным паром.

В некоторых реакторах этого последнего типа, которые в продолжении описания называют реакторами-теплообменниками, прибегают к использованию простых труб. В других прибегают к использованию концентрических двойных труб, называемых также байонетными трубами. Байонетная труба может быть определена как внутренняя труба, окруженная внешней трубой, коаксиальной внутренней трубе, при этом кольцевое пространство, находящееся между внутренней трубой и внешней трубой, обычно заполнено катализатором. В продолжении текста будут говорить о кольцевом пространстве или каталитической зоне, чтобы обозначить указанное кольцевое пространство, определенное байонетными трубами.

Природный газ или, чаще, углеводородное сырье обычно вводят через кольцевую зону с направлением потока сверху вниз, а реакционно-способные эфлюенты собирают в центральной части внутренней трубы с направлением потока снизу вверх. Введение сырья через внутреннюю трубу и удаление реакционно-способных эфлюентов через кольцевую зону (4) также возможно. Настоящее изобретение не связано с направлением течения текучих сред внутри байонетных труб.

Реакция конверсии природного газа с водяным паром с целью получения водорода является очень эндотермической и, следовательно, происходит, обычно, в печах или реакторах-теплообменниках в значении, определенном выше.

Реакция протекает при очень высоких температурах, типично 900°С, и давлении, типично, от 20 до 30 бар. В этих условиях только осуществление реакции внутри труб может рассматриваться в экономически приемлемых условиях по причине механической стойкости материалов.

Таким образом, каталитические реакторы-теплообменники состоят из множества труб, типично, порядка 200-350 труб для установок, производящих 100000 м3(н.у.)/ч водорода, причем эта совокупность труб заключена в каландр, который принимает горячую текучую среду, позволяющую доставить калории, необходимые для реакции конверсии с водяным паром.

Эта горячая текучая среда или жидкий или газообразный теплоноситель обычно представляет собой газообразные продукты сгорания, которое происходит вне реактора-теплообменника.

Таким образом, катализатор должен быть помещен во все трубы реактора конверсии с водяным паром равномерно от одной трубы к другой, для того, чтобы иметь одинаковую потерю напора от одной трубы к другой.

Это условие является очень важным для того, чтобы гарантировать хорошее распределение реагентов по совокупности каталитических труб и избежать того, что, например, одна труба будет запитана в меньшей степени, что может привести к значительному перегреву материала, образующего трубу, этот перегрев настолько же уменьшает срок службы трубы.

Также, важно, чтобы в трубе не существовало никакого пустого пространства, то есть без катализатора или обедненного катализатором, так как вновь труба могла бы локально перегреваться в результате нарушения каталитической реакции внутри. Кроме того, любая неоднородность в распределении катализатора в реакционной зоне может выражаться в неравновесном течении реакционно-способной текучей среды или реакционно-способных текучих сред.

Устройство согласно настоящему изобретению направлено таким образом на осуществление одновременно плотной и равномерной загрузки каждой из байонетных труб, являющихся составной частью реактора-теплообменника.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В обычной печи конверсии с водяным паром традиционная загрузка труб, которые имеют типичный внутренний диаметр 10 см, осуществляется при помощи мешков, заполненных катализатором, которые открыты на поверхности слоя. Этот способ загрузки известен специалистам в данной области под названием загрузка «с носка» и известен тем, что не создает значительной плотности загрузки.

Затем трубы подвергают вибрации при помощи ударов молотком вручную или системы для механической вибрации, чтобы способствовать помещению на место зерен катализатора, минимизировать пустые пространства и таким образом увеличить плотность загрузки. Однако избыточная вибрация может привести к разрушению зерен катализатора и к значительному увеличению потери напора.

Тем не менее, этим способом трудно осуществить высококачественную загрузку и, обычно, необходимо несколько раз воспроизводить операцию вибрации, чтобы добиться близких потерь напора от одной трубы к другой.

Другие улучшенные процедуры и установки были предложены под технологическим термином Unidense™, первоначально предложенным Norsk Hydro, или под технологическим термином Spiraload™, первоначально предложенным Haldor Topsøe. Эти технологии применимы к простым трубам и неприменимы к байонетным трубам.

В патенте FR 2950822 фирмы-заявителя описано решение для загрузки байонетных труб с 3 трубами для загрузки, с механическими тормозами или пневматическим замедлением. Этот способ загрузки дает возможность плотной и равномерной загрузки байонетных труб. Способ загрузки «зерно за зерном» представляется слишком медленным и малопригодным для применения в масштабе промышленного реактора, содержащего несколько сотен труб.

В целом, можно констатировать, что в области загрузки катализатора в трубы для конверсии с водяным паром существует множество документов. В большей части из них прибегают к гибким средствам замедления или к твердым препятствиям в форме наклонной плоскости.

Но ни один из обнаруженных документов не касается применения к байонетным трубам с загрузкой кольцевой зоны и избавлением от центральной трубы.

Таким образом, устройство, являющееся объектом настоящего изобретения, может быть определено как устройство для плотной загрузки катализатора в кольцевую зону байонетной трубы, которым оснащен реактор-теплообменник конверсии с водяным паром, причем указанное устройство обеспечивает равномерную и плотную загрузку в каждую из труб реактора-теплообменника, не нарушая ограничения во времени, совместимого с требованиями промышленного пуска.

Кроме того, в некотором числе случаев устройство согласно изобретению должно иметь возможность приспосабливаться к изменениям внутреннего диаметра внешней трубы, налагаемым механическими и термическими напряжениями, которые изменяются по длине трубы, следовательно, к изменению размеров кольцевой зоны. Ни одно из устройств известного уровня техники не принимает во внимание это дополнительное ограничение.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 представляет устройство согласно изобретению в случае, когда кольцевая зона каждой байонетной трубы разделена на 3 загрузочных сектора одинакового сечения, образованных системой поддержки центральной трубы в верхней части каталитической трубы.

Фиг. 2 представляет устройство согласно изобретению в случае, когда кольцевая зона пересекается в ее верхней части внутренней трубой (5).

ЛУЧШИЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение может быть определено как устройство для плотной загрузки катализатора, специально приспособленное для реактора-теплообменника конверсии с водяным паром, состоящего из множества байонетных труб, заключенных в каландр, при этом каждая байонетная труба содержит кольцевую зону (4), по меньшей мере, частично заполненную катализатором.

Указанный катализатор состоит из частиц, занимающих, по меньшей мере, часть кольцевого пространства (4), находящегося между внутренней трубой (5) и внешней трубой (6), при этом совокупность этих двух труб образует байонетную трубу, причем ширина указанного кольцевого пространства находится в интервале от 30 мм до 80 мм, а его высота составляет от 10 до 20 м.

Частицы катализатора обычно имеют форму цилиндров высотой, приблизительно, в интервале от 10 мм до 20 мм и диаметром, приблизительно, от 5 мм до 20 мм.

Устройство согласно настоящему изобретению в его основной версии состоит из:

- совокупности спиральных элементов «без сердцевины», гибко соединенных между собой вертикальными шнурами или цепями, простирающимися между внешним краем и внутренним краем двух последовательных спиральных элементов. Спиральный элемент определяется его углом наклона по отношению к вертикали, находящимся в интервале от 30° до 60°, предпочтительно, от 30° до 50°, его высотой, находящейся в интервале от 1 шага до 1,5 шага, предпочтительно, находящейся в интервале от 1 шага до 1,3 шага, и его внешним диаметром, который изменяется в зависимости от внутреннего диаметра внешней трубы (6) таким образом, что когда устройство полностью развернуто, каждый спиральный элемент занимает все кольцевое сечение (4).

Вертикальное расстояние, разделяющее два последовательных спиральных элемента, находится в интервале от 50 см до 150 см.

Каждый спиральный элемент называют «без сердцевины» в том смысле, что никакая жесткая труба не занимает внутреннее пространство каждого спирального элемента.

Понятие шага спирали надо принять в его обычном определении, как расстояние по вертикали, соответствующее одному витку спирали.

В основной версии, кольцевое пространство (4) каждой байонетной трубы образует непрерывное пространство и только в его верхней части представляет препятствие, образованное внутренней трубой (5), проходящей через внешнюю трубу (6). Это препятствие не создает проблемы для развертывания устройства согласно изобретению. Достаточно его обойти, правильно вводя в действие различные спиральные элементы во время обхода устройства.

В версии, когда внутренняя труба (5) поддерживается в центре центрирующим элементом, это препятствие также может быть легко обойдено устройством согласно настоящему изобретению.

В случае, когда внутренний диаметр внешней трубы (6) имеет изменения, определяющие участки внешней трубы (6) с диаметром, уменьшающимся сверху вниз, байонетной трубы, система спиральных элементов (7) приспосабливается к этому изменению сечения за счет использования по периферии спиральных элементов меньшего диаметра гибких краев, например, из каучука, закрепленных по внешнему краю спирального элемента малого диаметра.

Во время помещения устройства на место, гибкие периферические края прижаты к стенке внешней трубы (6), затем по мере подъема устройства гибкие края расправляются таким образом, чтобы оставаться в контакте с внутренней стенкой внешней трубы (6), даже на верхних участках большего диаметра.

В таком случае внизу цепи может быть добавлена балластная масса, чтобы принудить систему опуститься в части с наименьшим диаметром.

Настоящее изобретение касается также способа загрузки катализатора, прибегающего к устройству, описанному перед этим, который может быть разложен в ряд следующих стадий:

- система загрузки первоначально смотана во внешнем барабане (10), при этом бункер (1) заполнен твердым веществом,

- систему загрузки затем постепенно вводят в кольцевую зону (4) через ее верхнюю часть до тех пор, пока первый спиральный элемент (7) не достигнет расстояния по отношению к дну трубы, составляющего от 50 до 100 см,

- транспортерную ленту или вибрирующее сито (2) приводят в действие таким образом, чтобы обеспечить расход твердого вещества, находящийся в интервале от 250 кг/ч до 500 кг/ч, при этом частицы твердого вещества вводят в кольцевую зону (4) при помощи воронки (3),

- по мере того, как кольцевая зона (4) заполняется, систему загрузки поднимают в кольцевой зоне (4) при помощи внешнего барабана (10) таким образом, чтобы соблюсти постоянное расстояние между первым спиральным элементом (7) и поверхностью постепенно образующегося слоя, причем указанное расстояние находится в интервале от 50 см до 100 см,

- систему наматывают со скоростью, эквивалентной скорости загрузки трубы, находящейся в интервале от 0,2 м/мин до 0,4 м/мин,

- как только труба загружена и система загрузки намотана, систему перемещают для загрузки следующей трубы.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение может быть определено как устройство, обеспечивающее плотную загрузку катализатора в кольцевое пространство (4) байонетных труб, каждая из которых имеет высоту, находящуюся в интервале от 10 до 20 м, внешней диаметр трубы находится в интервале от 250 мм до 150 мм, и внешний диаметр внутренней трубы (5) находится в интервале от 10 до 40 мм.

Таким образом, кольцевое пространство (4), содержащее катализатор, имеет характеристическую ширину около 50 мм. На практике, соответственно случаю, характеристическая ширина кольцевого пространства (4) может изменяться от 80 до 30 мм.

Кроме того, в некоторых случаях внешняя труба (6) имеет диаметр, уменьшающийся сверху вниз по участкам, это означает, что характеристическая ширина кольцевого пространства (4) также уменьшается, двигаясь сверху вниз.

Устройство согласно изобретению адаптируется к этим изменениям характеристической ширины и сохраняет свои характеристики на всей совокупности участков.

Зерна катализатора обычно имеют форму цилиндров высотой, приблизительно, от 10 мм до 20 мм и диаметром от 0,5 см до 2 см.

Одной из основных проблем, возникающих при их загрузке в трубы длиной более 15 м, является опасность разрушения этих зерен, если их заставят просто падать в свободном падении без какой-либо предосторожности, которую и представляет собой одно из решений известного уровня техники для осуществления плотной загрузки.

Другие проблемы связаны с геометрией того же самого кольцевого каталитического пространства, которое препятствует проходу обычных систем загрузки.

В частом случае в контексте настоящего изобретения надо принимать во внимание внутреннюю трубу (5), которая проходит через внешнюю трубу (6) в верхней части кольцевой зоны (4), чтобы обеспечить выход, полностью освобожденный от реакционно-способных эфлюентов.

Спиральные элементы (7) позволяют легко обойти это препятствие во время помещения устройства на место, просто располагая спиральный элемент ниже препятствия и поворачивая указанный элемент до тех пор, пока он не будет полностью надет ниже препятствия.

Как указано в известном уровне техники, опасность образования изгиба усиливается, когда отношение между диаметром трубы и основным размером частиц меньше 8, что является частым случаем в контексте настоящего изобретения, так как типичная ширина кольцевого пространства (50 мм) эквивалентна, приблизительно, 4-кратному характеристическому диаметру частиц катализатора.

Устройство согласно настоящему изобретению значительно уменьшает опасность образования изгибов, так как твердые частицы будут постепенно спускаться в контакте со спиральными элементами и, в конечном счете, окажутся на высоте падения по отношению к образующемуся слою самое большее 1 м.

Наконец, так как загрузку осуществляют труба за трубой, она должна быть достаточно быстрой для промышленного применения, так как реактор конверсии с водяным паром, предназначенный для производства приблизительно 100000 м3(н.у.)/ч Н2, насчитывает, обычно, от 200 до 350 байонетных труб.

Совокупность этих ограничений удовлетворяется устройством для плотного заполнения согласно настоящему изобретению, которое можно определить следующим образом.

Настоящее изобретение описывает устройство для плотной загрузки катализатора в реактор конверсии с водяным паром, состоящий из множества байонетных труб, заключенных в каландр, при этом катализатор состоит из твердых зерен, занимающих, по меньшей мере, часть кольцевого пространства, находящегося между внутренней трубой и внешней трубой, совокупность этих двух труб образует байонетную трубу. Реактор-теплообменник конверсии с водяным паром, к которому относится настоящее изобретение, состоит из, приблизительно, 300 одинаковых байонетных труб с высотой, находящейся в интервале от 12 до 20 м, при этом совокупность этих байонетных труб заключена в каландр, который может достигать 10 м в диаметре.

Ширина кольцевого пространства, находящегося между внутренней трубой и внешней трубой байонетной трубы, находится в интервале от 30 мм до 80 мм, а его высота составляет от 12 до 20 м. Частицы катализатора обычно имеют форму цилиндров с высотой, приблизительно, от 5 до 20 мм и диаметром, приблизительно, от 10 мм до 20 мм.

Кольцевое пространство, определенное таким образом, может быть единым или разделенным на несколько строго одинаковых секторов системой, называемой «центратором», которая обеспечивает исходное центрирование внутренней трубы (5) внутри внешней трубы (6). Сектор определяется, таким образом, как часть кольцевого пространства, которая соответствует строго определенной доле кольцевого сечения и распространяется на всю высоту указанного кольцевого пространства.

Устройство для заполнения согласно изобретению состоит из:

- совокупности спиральных элементов (7), равномерно вертикально распределенных вдоль кольцевого пространства (4), при этом каждый спиральный элемент (7) имеет длину, находящуюся в интервале от 1 до 1,5 шага спирали, предпочтительно, находящуюся в интервале от 1 до 1,3 шага спирали, причем элементы (7) разделены расстоянием по вертикали, находящимся в интервале от 50 см до 150 см,

- при этом указанные спиральные элементы (7) соединены между собой цепью (8), которая наматывается вокруг барабана (10), расположенного вне заполняемой трубы, и частицы катализатора содержатся в центральном бункере (1), позволяющем выдавать частицы на транспортерную ленту (2), питающую кольцевое пространство (4) посредством воронки (3), через которую частицы проходят внутрь кольцевого пространства (4).

Каждый спиральный элемент (7) имеет форму плоскости, наклоненной вниз под углом альфа по отношению к вертикали, находящимся в интервале от 30° до 60°, предпочтительно, находящимся в интервале от 30° до 50°. В варианте устройства согласно настоящему изобретению, чередуют спиральные элементы, которые могут быть «правого» и «левого» типа соответственно направлению вращения наклонной плоскости.

Когда диаметр стенки кольцевого пространства (4) изменяется из-за участков внешней трубы (6) с внутренним диаметром, уменьшающимся сверху вниз, систему спиральных элементов (7) снабжают на их концах, ближайших к стенке кольцевого пространства (4), краями из каучука, которые дают возможность регулировать ширину наклонной плоскости таким образом, чтобы получить контакт с внутренней стенкой кольцевого пространства (4).

Чтобы облегчить опускание устройства внутрь кольцевой зоны, можно снабдить первый спиральный элемент массой, которая позволяет преодолеть трение каучуковых губок о стенку внешней трубы (6). Первым спиральным элементом (7) является элемент, который всегда размещен ближе всего к поверхности образующегося каталитического слоя.

Что касается способа загрузки, прибегающего к устройству, такому как описанное перед этим, он может быть описан следующими стадиями:

- система загрузки первоначально смотана во внешнем барабане (10), при этом бункер (1) заполнен твердым веществом,

- систему загрузки затем постепенно вводят в кольцевую зону (4) через ее верхнюю часть до тех пор, пока первый спиральный элемент (7) не достигнет расстояния по отношению к дну трубы, составляющего от 50 до 100 см,

- транспортерную ленту (2) приводят в действие таким образом, чтобы обеспечить расход твердого вещества, находящийся в интервале от 250 кг/ч до 500 кг/ч,

- по мере того, как труба заполняется, систему загрузки поднимают из кольцевой зоны (4) при помощи внешнего барабана (10) таким образом, чтобы соблюсти постоянное расстояние между последним дефлектором и поверхностью постепенно образующегося слоя, причем это расстояние находится в интервале от 50 см до 100 см; таким образом, систему наматывают со скоростью, эквивалентной скорости загрузки трубы, находящейся в интервале от 0,2 метр/мин до 0,4 метр/мин,

- во время загрузки, бункер (1) может быть вновь заполнен, если его объем меньше, чем объем трубы, причем эта операция может быть осуществлена с прекращением или без прекращения загрузки,

- как только труба загружена и система загрузки намотана, систему перемещают для загрузки следующей трубы,

- операции контроля загрузки, прибегающие к измерениям потери напора между двумя точками байонетной трубы, сопровождают операцию загрузки, но не являются объектом описания в этом тексте, так как рассматриваются как хорошо известные специалистам в данной области.

ПРИМЕР СОГЛАСНО ИЗОБРЕТЕНИЮ

Испытания загрузки осуществляли с устройством согласно изобретению, состоящим из двух спиральных элементов одинакового направления вращения на экспериментальной колонне высотой 2 м, состоящей из внутренней трубы с внешним диаметром 42 мм и внешней трубы с внутренним диаметром 128,1 мм.

Частицы загружаемого твердого вещества имели форму небольших цилиндров высотой 1,5 см и диаметром 0,8 см.

Два спиральных элемента высотой 200 мм с углом наклона по отношению к вертикали 50° вводили в колонну на расстоянии 60 см один от другого.

Расстояние между первым спиральным элементом и поверхностью образующегося слоя во время загрузки поддерживали равным 50 см. Таким образом, устройство непрерывно поднимали со скоростью 0,2 м/мин.

Как только слой был загружен, измеряли величину ΔР при расходе воздуха 116 м3(н.у.)/ч.

После выгрузки разрушенные частицы удаляли. Наблюдавшаяся степень разрушения была весьма низкой, порядка 1%.

Результаты загрузки показаны в таблице 1, представленной ниже.

Загрузка, полученная с устройством согласно изобретению, оказалась весьма удовлетворительной с отличной воспроизводимостью в отношении потери напора (среднее отклонение ±1%).

Время загрузки составляло максимум 5 минута/метр, что соответствует времени около 1 часа для трубы длиной 12 м (при расходе твердого вещества около 200 кг/ч).

Плотность загрузки составляла 959 кг/м3 во всех осуществленных загрузках.

Таблица 1:
Результаты загрузок с системой со спиральными элементами на колонне высотой 1 м. Расход воздуха при измерении потери напора
= 116 м3(н.у.)/ч
Время
загрузки
(мин)
Время
выгрузки
(мин)
Скорость
вибрирую
щего сита
Высота твердого вещества
(см)
Плотность
загрузки
(кг/м3)
Потеря
напора
(мм Н2О)
Среднее
отклонение
4'40'' 7'20'' 4 102 959 208 -0,97%
4'30'' 7'00'' 4 102 959 206 0,00%
5'00'' 9'19'' 4 102 959 204 0,97%
4'50'' 7'55'' 4 102 959 206 0,00%
4'20'' 8'10'' 4 102 959 206 0,00%

1. Устройство для плотной загрузки катализатора, приспособленное для реактора-теплообменника конверсии с водяным паром, состоящего из множества байонетных труб, заключенных в каландр, при этом катализатор состоит из частиц, занимающих, по меньшей мере, часть кольцевого пространства (4), находящегося между внутренней трубой (5) и внешней трубой (6), причем совокупность этих двух труб образует байонетную трубу, причем ширина указанного кольцевого пространства находится в интервале от 30 мм до 80 мм, а его высота составляет от 10 до 20 м, частицы катализатора имеют форму цилиндров высотой, приблизительно, от 10 мм до 20 мм и диаметром, приблизительно, от 10 мм до 20 мм, при этом устройство состоит из:

- совокупности спиральных элементов без сердцевины (7), равномерно вертикально распределенных вдоль кольцевого пространства (4), с длиной, находящейся в интервале от 1 до 1,5 шага спирали, предпочтительно, находящейся в интервале от 1 до 1,3 шага спирали, причем указанные элементы разделены расстоянием по вертикали, находящимся в интервале от 50 см до 150 см,

- при этом указанные спиральные элементы (7) соединены между собой цепью (8), которая наматывается вокруг барабана (10), расположенного вне заполняемой трубы, и частицы катализатора содержатся в центральном бункере (1), позволяющем подавать частицы на транспортерную ленту (2), питающую кольцевое пространство (4) посредством воронки (3), через которую частицы проходят внутрь кольцевого пространства (4).

2. Устройство по п. 1, в котором каждый спиральный элемент имеет длину, находящуюся в интервале от 1 шага спирали до 1,3 шага спирали.

3. Устройство по п. 1, в котором каждый спиральный элемент (7) имеет форму плоскости, наклоненной вниз под углом альфа по отношению к вертикали, находящимся в интервале от 30° до 50°.

4. Устройство по п. 1, в котором два последовательных спиральных элемента (7) имеют обратное направление вращения, один - "левое", другой - "правое".

5. Устройство по п. 1, в котором, когда диаметр стенки кольцевого пространства (4) изменяется из-за участков внешней трубы (6) с внутренним диаметром, уменьшающимся сверху вниз, систему спиральных элементов (7) снабжают на их концах, ближайших к стенке кольцевого пространства (4), краями из каучука, позволяющими регулировать ширину наклонной плоскости таким образом, чтобы получить контакт с внутренней стенкой кольцевого пространства (4).

6. Устройство по п. 5, в котором первый спиральный элемент, ближайший к слою частиц, имеет массу, которая позволяет преодолеть трение каучуковых губок о стенку внешней трубы (6).

7. Способ загрузки катализатора, использующий устройство по п. 1, отличающийся тем, что:

систему загрузки первоначально сматывают во внешнем барабане (10), при этом бункер (1) заполнен твердым веществом,

систему загрузки затем постепенно вводят в кольцевую зону (4) через ее верхнюю часть до тех пор, пока первый спиральный элемент (7) не достигнет расстояния по отношению к дну трубы, составляющего от 50 до 100 см,

транспортерную ленту (2) приводят в действие таким образом, чтобы обеспечить расход твердого вещества, находящийся в интервале от 250 кг/ч до 500 кг/ч, которое вводят в кольцевую зону (4) через воронку (3),

по мере того, как кольцевая зона (4) заполняется, систему загрузки поднимают из кольцевой зоны (4) при помощи внешнего барабана (10) таким образом, чтобы соблюсти постоянное расстояние между первым спиральным элементом и поверхностью слоя, который постепенно образуется, причем это расстояние находится в интервале от 50 см до 100 см;

систему наматывают со скоростью, эквивалентной скорости загрузки трубы, находящейся в интервале от 0,2 м/мин до 0,4 м/мин,

как только труба оказывается загруженной и система загрузки намотанной, систему перемещают для загрузки следующей трубы.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу получения этилена путем каталитической дегидратации этанола в реакторе, состоящем из вертикального корпуса с патрубками подвода исходного сырья и отвода продуктов реакции, патрубками подвода топливно-воздушной смеси и отвода дымовых газов, трубок, заполненных инертным материалом, предпочтительно из фарфоровой плотно спеченной массы, и гранулированным катализатором, предпочтительно на основе алюмооксидных систем, для проведения эндотермической реакции, а пространство между трубками заполнено находящимся в псевдоожиженном состоянии мелкодисперсным катализатором, предпочтительно на основе оксидов меди, марганца, хрома и алюминия, для проведения экзотермической реакции полного окисления компонентов топливно-воздушной смеси.

Группа изобретений относится к неорганической химии и может быть использована для получения сероводорода с содержанием сульфанов, не превышающим 600 млн-1. Для получения сероводорода путем проведения экзотермической реакции серы с водородом при повышенных температуре и давлении обеспечивают наличие расплава (3) серы в нижней части (2) реактора (1).

Изобретение относится к каталитическому реактору с улучшенной теплопередачей и способу осуществления в этом реакторе эндотермических химических реакций в газовой фазе.

Группа изобретений относится к неорганической химии и может быть использована для получения сероводорода с содержанием сульфанов, не превышающим 600 млн-1. Для получения сероводорода путем проведения экзотермической реакции серы с водородом при повышенных температуре и давлении обеспечивают наличие расплава (3) серы в нижней части (2) реактора (1).

Изобретение относится к трубчатым установкам риформинга для превращения углеводородсодержащих исходных веществ, предпочтительно природного газа и легких жидких углеводородов, в продукт - синтез-газ.

Изобретение относится к способу получения бороновой кислоты. Способ включает реакцию 2-хлор-6-фторанизола с по меньшей мере одним алкиллитием с образованием реакционной смеси, содержащей литированное промежуточное соединение, в первом реакторе; перемещение реакционной смеси во второй реактор; непрерывное добавление бората в реакционную смесь во втором реакторе для получения бороната; и превращение бороната в бороновую кислоту.

Изобретение относится к способам и устройству измерения температурных условий внутри установки риформинга в режиме реального времени. Предложен способ мониторинга температуры трубки установки риформинга в работающем реакторе установки риформинга, в соответствии с которым измеряют длину указанной трубки, рассчитывают указанную температуру, используя указанную измеренную длину.

Изобретение относится к химической, нефтехимической и энергетической промышленности и может быть использовано для проведения каталитических процессов со значительными тепловыми эффектами при частичном превращении углеводородов.

Изобретение относится к трубчатому модулю для потока, содержащему, по меньшей мере, две концентрические трубы со спиральными элементами, причем труба коаксиально расположена внутри трубы, и каждая труба имеет максимальный диаметр и минимальный диаметр, причем максимальный диаметр трубы является большим, чем минимальный диаметр трубы, определяя путь потока для текучих сред между трубой и трубой.

Группа изобретений относится к теплообменному реактору для осуществления эндотремических реакций, таких как реакция парового риформинга природного газа, к способам парового риформинга и способу сборки теплообменного реактора.

Изобретение относится к способу получения метанола, включающему комбинированную конверсию газообразных реагентов в синтез-газ, синтез метанола и отбор готового продукта. При этом в качестве газообразных реагентов используют смесь метан - этан, воздух и водяной пар, объемное соотношение смесь метан-этан / воздух / водяной пар поддерживают равным 1:2,36:(0-0,4), причем объемная часть водяного пара соответствует величине относительной концентрации этана в смеси метан - этан, газообразные реагенты раздельно нагревают до температур 700-720°C, перемешивают и подвергают парциальному окислению и комбинированной конверсии с получением синтез-газа, который подвергают быстрому охлаждению до 300-350°C с использованием теплообменников «газ-жидкость», блокируя процесс сажеобразования, затем синтез-газ дополнительно охлаждают, осуществляют компримирование и подачу сжатого и подогретого до температур 190-230°C синтез-газа в реактор синтеза метанола, в трубах трубного пучка которого размещен катализатор, поддерживают изотермический режим в указанном реакторе за счет кипения воды в межтрубном пространстве при давлении 2,4-4,0 МПа, нагретой теплом, выделяемым при протекании реакции синтеза метанола, а также теплом топочных газов, полученный газообразный метанол переводят в жидкую фазу, охлаждают до 30-40°C, и выводят жидкий продукт из процесса, при этом непрореагировавший синтез-газ подвергают многократному повторному синтезу метанола в дополнительных реакторах с последующим отбором готового продукта. Также изобретение относится к малотоннажной установке для получения метанола. Предлагаемое изобретение позволяет получить метанол в количестве не менее 80 об.%. 2 н.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к устройству и способу загрузки каталитических труб, используемых в трубчатых реакторах-теплообменниках, которые могут быть использованы при конверсии с водяным паром природного газа или различных углеводородных фракций с целью получения синтез-газа. Для плотной и равномерной загрузки катализатора в реактор-теплообменник конверсии с водяным паром, состоящий из множества систем из двух коаксиальных труб с кольцевым пространством между ними, заключенных в каландр, кольцевое пространство разделено на два или три одинаковых горизонтальных сектора. Каждый сектор простирается на всю длину труб посредством «центратора», расположенного в верхней части кольцевого пространства, и каждый сектор снабжен собственной системой съемных дефлекторов. Дефлекторы соединены между собой цепью, которая наматывается вокруг барабана, расположенного вне заполняемой трубы. Частицы катализатора подают в кольцевое пространство посредством воронки. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 пр.

Изобретение относится к технологическому оборудованию для осуществления газофазных каталитических процессов и может быть использовано в химической, нефтехимической, газоперерабатывающей и других отраслях промышленности. Кожухотрубный каталитический реактор содержит вертикальный цилиндрический корпус, в котором установлены технологические секции. Каждая из секций состоит из трубчатого кожуха, внутри которого соосно размещена реакционная труба, заполненная катализатором. Сверху на кожухе установлена крышка, а снизу – днище в форме стакана с фланцем. К нижнему концу реакционной трубы соосно присоединен патрубок, который герметично выведен наружу через осевой канал в днище. В кольцевом пространстве между кожухом и реакционной трубой установлена основная спиральная цилиндрическая пружина с переменным шагом навивки, витки которой взаимодействуют с внутренней боковой поверхностью кожуха и с наружной боковой поверхностью реакционной трубы. В кольцевом пространстве между днищем и патрубком расположена дополнительная пружина, витки которой взаимодействуют с внутренней боковой поверхностью днища и с наружной боковой поверхностью патрубка. Направление навивки основной и дополнительной пружин выбрано одинаковым, а внутренний диаметр основной пружины превышает наружный диаметр дополнительной пружины. Изобретение направлено на повышение эффективности процесса теплообмена между реакционными трубами и теплоносителем за счет обеспечения оптимального температурного режима работы катализатора при одновременном уменьшении габаритных размеров реактора. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к технологическому оборудованию для производства синтез-газа путем паровой каталитической конверсии природного газа. Устройство состоит из корпуса с горловиной, снаружи которого коаксиально размещен кожух с крышкой и с днищем в виде обечайки с фланцем для присоединения к нему снизу огневой горелки. Горловина закреплена внутри осевого канала фланца. Кожух коаксиально установлен снаружи корпуса, а охлаждающая рубашка снаружи кожуха. Коллектор для сбора продуктов конверсии имеет форму стакана, коаксиально установленного на наружной стороне крышки. Кольцевое пространство между кожухом и корпусом разделено горизонтальной перегородкой на верхнее и нижнее отделения. В верхнем отделении размещены реакционные трубы предриформинга и первичного риформинга, пневматически связанные между собой с помощью торообразного коллектора. Внутреннее пространство корпуса разделено горизонтальными перегородками на верхний, средний и нижний отсеки. Реакционные трубы вторичного риформинга установлены в верхнем отсеке. Внутренние полости верхнего и нижнего отсеков пневматически связаны между собой. В реакционных трубах предриформинга, первичного и вторичного риформинга размещен твердый гранулированный катализатор. Внутренняя полость верхнего отделения пневматически связана с внутренней полостью верхнего отсека и с патрубками для отвода дымовых газов в сборный коллектор. Последние пневматически связаны с внутренней полостью сборного коллектора, откуда дымовые газы направляются в дымовую трубу. По пути движения дымовых газов из сборного коллектора в дымовую трубу может быть предусмотрено размещение различных видов теплоиспользующего оборудования. Внутренняя полость нижнего отделения пневматически связана с реакционными трубами предриформинга и с патрубком для ввода парогазовой смеси, поступающей в него из узла смешивания природного газа и водяного пара. Внутренняя полость, образованная наружной поверхностью крышки и внутренней поверхностью стакана, пневматически связана с реакционными трубами вторичного риформинга и с патрубком для отвода продуктов конверсии. Технический результат заключается в повышении экономичности работы устройства и эффективности использования тепловой энергии отходящих газов. 1 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 пр.

Изобретение относится к загрузке каталитических труб, используемых в трубчатых реакторах, проводящих сильноэндотермические или сильноэкзотермические реакции, и применимо к реактору конверсии с водяным паром природного газа или различных углеводородных фракций с получением синтез-газа. Для плотного заполнения катализатора в реакторе обменного типа в кольцевую зону (4) между внутренней трубой (5) и внешней трубой (6) вводят гибкую съемную трубу (7), подающую основную долю необходимого расхода газа, с расположением её нижнего конца на расстоянии от поверхности образующего слоя. Твердое вещество вводят в кольцевую зону при помощи воронки. По мере заполнения кольцевой зоны гибкую трубу поднимают при помощи внешнего наматывающего устройства. Изобретение обеспечивает плотную и равномерную загрузку катализатора в кольцевое пространство байонетной трубы, причем указанное устройство является устройством пневматического типа. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл., 2 пр.

Изобретение относится к способу алкилирования изобутана в трехфазном реакторе с неподвижным слоем катализатора бутилены подают на каждый слой катализатора, а изобутан, взятый в избытке, в верхнюю часть реактора, проводят реакцию алкилирования, отделяют и возвращают на рецикл непрореагировавпшй изобутан и выводят полученный алкилбензин. Температуру и давление выбирают так, чтобы пары изобутана находились в состоянии насыщения, а дополнительное испарение жидкости в реакторе под действием тепла реакции обеспечивало изотермические условия процесса алкилирования. Жидкость стекает свободно без барботирования под действием силы тяжести при объемной скорости, составляющей не более Wmax, равного , и не менее Wmin, равного , где D - сечение слоя катализатора, м, ε - порозность слоя катализатора, εг - паросодержание в реакторе в условиях проведения реакции, ρж - плотность жидкости на входе в реактор, кг/м3, ρг - плотность паров в реакторе в условиях проведения реакции, кг/м3, - максимальная линейная скорость свободно стекающей жидкости Umax, м/с, рассчитываемая исходя из системы уравнений , ,где Н - высота слоя катализатора, м, g - ускорение свободного падения, м/с2, Δрпот - потерянный напор, Па, dp - средний диаметр частицы катализатора, м, μ - вязкость жидкости, Па/с. Минимальная линейная скорость свободно стекающей жидкости Umin, м/с равна , где Ga - критерий Галилея, определяемый по формуле: , μ - динамическая вязкость жидкости, Па/с, ρж - плотность, г/м3; dp - средний диаметр частицы катализатора, м. Технический результат: повышение стабильности процесса при сохранении высокой активности катализатора в течение длительного времени. 1 ил., 1 табл., 7 ил.

Изобретение относится к нефтехимии, газохимии, углехимии и касается синтеза Фишера-Тропша в компактном варианте. Компактный реактор включает корпус, размещенные в корпусе реакционные каналы прямоугольной формы, заполненные кобальтовым катализатором, патрубки для ввода синтез-газа в количестве, определяемом отношением числа каналов к числу патрубков ввода синтез-газа, патрубок для ввода и для вывода теплоносителя, на котором расположен регулятор давления, и узел вывода синтетических углеводородов. Активируют кобальтовый катализатор путем пропускания через него водорода. Синтетические углеводороды получают при пропускании через реакционные каналы реактора, заполненные активированным кобальтовым катализатором, синтез-газа. Через каждые 300-500 ч повышают объемную скорость синтез-газа с последующим возвратом к исходным условиям процесса. Это обеспечивает достижение производительности по высокомолекулярным углеводородам на единицу массы реактора не менее 1160г С5+/кгр/сутки при производительности катализатора синтеза Фишера-Тропша не менее 1200 кг С5+/м3кат⋅ч, конверсии CO не менее 69%. 3 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл., 4 пр.

Изобретение относится к области технологического оборудования для осуществления газофазных каталитических процессов, которые сопровождаются выделением тепловой энергии, и может быть использовано в химической, нефтехимической, газоперерабатывающей и других отраслях промышленности. Кожухотрубный каталитический реактор для проведения экзотермических процессов включает корпус с верхним и нижним основаниями в виде трубных решеток с выполненными в них соосными сквозными каналами, патрубки, вертикально установленные в каналах, реакционные трубы, заполненные катализатором, которые могут взаимодействовать своей наружной боковой поверхностью с внутренней боковой поверхностью патрубков, сырьевой и продуктовый коллекторы, выполненные в виде распределительных гребенок, гидравлически связанные соответственно с верхними и нижними концами реакционных труб, паровой барабан, размещенный выше верхнего основания с днищем и крышкой, внутренняя полость которого гидравлически связана с внутренней полостью корпуса посредством отводящего и подводящего трубопроводов, поршневый нагнетатель, выполненный в виде гидроцилиндра, внутренняя полость которого гидравлически связана с полостью корпуса, и в которой установлены поршень и нажимной шток, имеющие возможность осевого возвратно-поступательного перемещения, и линию закачки с запорным органом, присоединенную к крышке парового барабана. При этом в верхней части каждой реакционной трубы снаружи выполнен кольцевой выступ, наружный диаметр которого больше внутреннего диаметра патрубка, а наружный диаметр разъемных соединений, установленных на нижних концах труб, меньше наружного диаметра трубы. Изобретение обеспечивает упрощение и ускорение выполнение операций, связанных с работой катализатора. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к загрузке катализатора в байонетные трубы обменного реактора парового реформинга с помощью потока газа, движущегося в направлении, противоположном падению частиц. Устройство загрузки включает, по меньшей мере, одну жесткую вспомогательную трубу (7), разделенную на множество секций, располагаемых торцом друг к другу в начале загрузки, внутреннюю трубу (5), установленную внутри внешней трубы (6), центральный загрузочный бункер (1), загружающий частицы на вибрационный или ленточный конвейер, питающий вспомогательную трубу (7) через воронку (3). Через трубу (7), расположенную внутри пространства (4), вводят твердые частицы катализатора. Загрузка осуществляется путем свободного падения, пересекаемого противоточным движением газа, вводимого через внутреннюю трубу (5) для замедления падения частиц. По мере заполнения, трубу (7) поднимают посредством извлечения секций, сохраняя расстояние относительно поверхности слоя. Изобретение обеспечивает плотную и равномерную загрузку катализатора в каждой из байонетных труб обменного реактора. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к катализаторной компоновке для получения фталевого ангидрида окислением ароматических углеводородов в газовой фазе и к способу получения фталевого ангидрида. Катализаторная компоновка содержит реактор со стороной впуска газа для сырьевого газа, со стороной выпуска газа для получаемого газа, первым слоем катализатора из катализаторных тел и по меньшей мере одним вторым слоем катализатора из катализаторных тел, при этом первый слой катализатора расположен на стороне впуска газа, второй слой катализатора находится ниже по потоку от первого слоя катализатора в направлении газового потока, причём длина первого слоя катализатора в направлении потока газа меньше длины второго слоя катализатора в направлении потока газа. Первый слой катализатора имеет большую порозность по сравнению со вторым слоем катализатора. Технический результат - повышенный выход фталевого ангидрида и получение сырого фталевого ангидрида, имеющего относительно высокую чистоту. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 13 табл.

Настоящее изобретение описывает устройство и способ плотной и равномерной загрузки катализатора в кольцевое пространство байонетной трубы, применяемой в реакторе конверсии с водяным паром, причем указанное устройство прибегает к съемным спиральным элементам. Изобретение позволяет одновременно плотно и равномерно загрузить каждую из байонетных труб реагентами. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

Наверх