Реактор для исследования кинетики каталических реакций

 

OH ACAULINE

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик (й ) 603418 (61) Дополнительное к авт, свнд-ву (22) Заявлено 28,04,73 (2у) 1924522/23 — 26 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 2504,78.Ьюллетень ¹15 (45) Да а опубликования описания 0304,78 7 (5l) М. Кл.

В 01 J 1/00

Госуд.рстввнный ка}катет

Соввта Мкнкстрав СССР оо данаи каойрвтвнкй к открыткй (53) УДК 66 023 (088.8} (72) Авторы

ИЗОбрЕтЕНИя Г.П. Корнейчук, В.П. Стасевич и Ю.Г. Гируштин (7I) Заявитель Институт физической химии им. Л.В. Писаржевского

AH Украинской CCP (54} РЕАКТОР ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ КИНЕТИКИ

КАТАЛИТИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ

Изобретение относится к приборам промышленных и научно-исследовательских химических лабораторий для исследования кинетики каталитических процессов и определения активности катализаторов.

Известен реактор, представляющий собой запрессованную в алюминиевый блок трубку из нержавеющей стали длиной 70 см с размещенными внутри нее в ряд чередующимися 35-50 зернами катализатора и 35-50 зернами твердого теплоносителя и имеющий патрубки ввода и вывода газа (1 и(21.

Исследования ведут в изотермических условиях, однако, с помощью такого устройства невозможно измерять температуру и концентрацию веществ вдоль слоя катализатора. Этот реактор пригоден для исследования кинетики ката- 0 литических реакций на зернах лишь одного размера.

Цель изобретения — повышение точности кинетических измерений.

Это достигается тем, что реактор снабжен капсулами для катализатора и твердого теплоносителя, а корпус выполнен в виде цилиндра, имеющего вертикальные каналы, в которые помещены капсулы. 30

Для измерения градиентов концентраций и температуры (контроль изогермичности} вдоль слоя катализатора крышка реактора снабжена штуцерами для отбора пробы на анализ и термопарами, установленными в них.

На фиг. 1 изображен предлагаемый реактор, продольный разрез; на фиг. 2 — развертка реактора; на фиг. 3 — экспериментальные кривые.

Предлагаемый реактор состоит из металлического цилиндра 1 с семью или более сквозными каналами 2 по периметру и одним каналом 3 по центру, верхней 4 и нижней -5 крышек из нержавеющей стали с отверстиями по центру, патрубком подвода 6 и отвода 7 реакционной смеси.

Верхний и нижний срезы цилиндра, а также соприкасающиеся с ними срезы верхней и нижней крышек иэ нержавеющей стали плоско отшлифованы. Для обеспечения герметичности верхняя и нижняя крышки, приложенные отшлифованными сторонами к цилиндру,- стягиваются пружиной 8 поcðåäñòâoì болта 9 и гайки 10.

Каналы 2 цилиндра 1 последователь но сообщены между собой профреэерованными в верхнем и нижнем срезах цилин603418 калий-сульфатно-силикагелевый) . В каждой капсуле размещено по б зерен катализатора и соответствуюцее число зерен теплоносителя. Реактор закры5 вается крышками и стягивается центральным болтом. В подготовленный к исследованию реактор через патрубок 6 подают смесь, содержащую фталевый ангидрид, 1,4-нафтохинон q нафтолин концентрацией его 28 10 моль/м. Скорость потока — 150 см/мин, температура опыта 360 С, иэотермичность в слое подцерживается в пределах одного градуса, Время концентрирования вдоль

l5 однорядного слоя катализатора изменяется от 0,1 сек до 0,5 сек, после чего берут пробы на анализ и строят экспериментальные кривые: 1 — степень окисления нафталина; 2,3 — избирательность по фталевому ангидриду и 1,4 нафтохинону в зависимости от времени;

4 — изменение концентрации фталевого ангидрида; 5 — изменение концентрации

1,4-нафтохинона. дра пазами 11, сквозными отверстиями

12 в цилиндре, диаметр которых 3 мм.

Размеры паза 2,5х2,5 мм. Отверстия и пазы обеспечивают прохождение газа в каждой капсуле в одном и том же направлении снизу вверх.

Для каналов цил1лндра из того же металла, что и цилиндр, изготавливают капсулы 13, В центре капсулы просверливают канал, диаметр которого на 1 мм больше диаметра зерен катализатора и теплоносителя. Диаметр капсулы соответствует диаметру каналов цилиндра.

Капсулы вставляются в каналы на скользящей посадке. Верхний и нижний торцы капсулы имеют заточки (длиной 3 мм) и в виде венца разрезаны на участки

2-3 мм. Такое устройство позволяет протянуть вдоль внутренних стенок три проволоки 14 и закрепить их на торцах.

Вместо проволок можно испольэовать нить из кварцевой или стеклянной ткани, Зерна катализатора 1& и чередующиеся с ними зерна твердого теплоносителя 16 закладываются в капсулы. Проволока или стеклянные нити создают вокруг зерен кольцевой зазор (0,5 мм), по которому течет газовая реакционная смесь. Каналы сменных капсул имеют различный диаметр в зависимости от раз мера зерен катализатора. В каждой капсуле раэмецается по 7-8 зерен катализатора и соответствующее число зерен теплоносителя. В верхней части капсул расположены зерна катализатора.

На крышке реактора размещены штуцеры 17 с каналами 18 для отбора проб и установленными в штуцерах термопарами 19. Первый по .ходу газа канал цилиндра пустой и служит теплообменником. К этому каналу подведен штуцер с термопарой, которая позволяет (QHтролировать изотермичность по высоте цилиндра реактора.

Цилиндр 1, заряженный капсулами с зернами катализатора и теплоносителя, снизу и сверху прикрывается крышками 4 и 5 иэ нержавеющей стали. По центру пропускается болт 9, на него одевается упорная муфта 20, ограниченная шайбами 21, пружиной 8, и, для обеспечения герметичности, все нанизанные на болт 9 детали сжимаются гайкой 10. Пружина и стягивающая гайка вынесены в ненагревающуюся часть прибора. Собранный прибор опускается в печь 22 изготовленную из алюминия или другого металла.

Реактор работает следующим образом.

В реактор помещают шесть капсул с зернами катализатора ВКСС (ванадийПредлагаемый реактор позволяет контролировать и регулировать изотермичкость вдоль слоя катализатора, позволяет измерять градиенты концентрации вдоль слоя катализатора, что необхо30 димо для изучения кинетики процесса.

Формула изобретения

35 1. Реактор для исследования кинетики каталитических реакций, содержаций вертикальный корпус, размеценные в нем в ряд чередующиеся зерна катализатора и твердого теплоносителя и патрубки ввода и вывода газа, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности кинетических измерений, он снабжен капсулами для катализатора и твердого теплоносителя, а корпус выполнен в виде цилиндра, имеющего вертикальные каналы, в которые помещены капсулы.

2. Реактор по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью измерения градиентов концентраций и температуры вдоль слоя катализатора, крышка реактора снабжена штуцерами для отбора пробы и термопарами, установленными в них.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Темкин N.È. Кинетика и катализ, 10, 461, 1969.

2. Кулькова Н.В., Химическая про60 мьыленность, Р 9, 16, 1968.

603418

5,хk ф

fZ

Q с ю

o,r

02 0,5 0,9 0,5 0,6 фри У

Составитель О. Чернуха

Редактор М. Рогова Техоед Н.»дРей<ук Корректор Н.Ковалева

Закаэ 195 9/10 Тираж 964 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж-35 Раушская наб. д. 4)5

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