Реактор

 

PEAKTOiP для проведения каталитических реакций с участием водорода, содержащий вертикальный ко1)пус, размещенные в корпусе тонкостенные водородопроницаемые трубки, .коллекторы, к которым подсоединены водородопроницаемые трубки, и пат рубки ввода и вывода реагентов, о тл и чающийся тем, что, с целью интенсификации процесса повышения производительности засчет увеличения поверхности контактирова-г ния, водородопроницаемые трубки свернуты в плоские спирали, собранные в пакет, а коллекторы расположены перпендикулярно плоскости спиралей. 2.Реактор по п. 1, о т л и ч аю щ и и с я тем, что спирали выполнены двухзаходными. 3.Реактор по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что спирали выполнены в виде спиралей Архимеда. (Л М со Од

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (l% ° (11) (51 )4 В 01 7 19/24

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ / ":- . д;

Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ . " -" 4

-,21) 2782102/23-26 (22) 16.07.79 (46) 15.06.87. Бюл. У 22 (71) Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева АН СССР и

Университет дружбы народов им. Патриса Лумумбы (72) В.N. Грязнов и А.П. Мищенко (53) 66,063(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 361805, кл. В 01 J 1/00, 1968. .Авторское свидетельство СССР

Ф 292361, кл. В 01 J 1/00, 1970. (54)(57) РЕАКТОР для проведения ка.талитических реакций с участием водорода, содержащий вертикальный корпус, размещенные в корпусе тонкостенные водородопроницаемые трубки, коллекторы, к которым подсоединены водородопроницаемые трубки, и патрубки ввода и вывода реагентов, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью интенсификации процесса повышения производительности за счет увеличения поверхности контактирова» ния, водородопроницаемые трубки свернуты в плоские спирали, собранные в пакет, а коллекторы расположены перпендикулярно плоскости спиралей.

2. Реактор по п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что спирали выполнены двухзаходными.

3. Реактор по п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что спирали выполнены в виде спиралей Архимеда.

911796

Изобретение относится к конструкциям химических реакторов с мембранными катализаторами и может быть ис- пользовано для получения сверхчистого водорода из газовых смесей. 5

Известны реакторы, содержащие корпус, размещенный в корпусе мембранный катализатор, выполненный в виде фоль-" ги, и штуцеры ввода и вывода реагентов.

Недостатком известного реактора является малая устойчивость фольг, пленок и пластин мембранного катализатора к перепаду давления, возникающему между соседними камерами, особенно при ра- 15 боте под высоким давлением. Вводить же пористые упрочняющие элементы нельзя из-за их вредного влияния на тече-, ние каталитических процессов.

Известен также реактор, содержащий 20 вертикальный корпус, размещенные в корпусе тонкостенные водородопроницаемые трубки, коллекторы, к которым подсоединены водородопроницаемые трубки, и патрубки ввода и вывода реагентов.

Недостатком известного реактора является наличие застойных зон по углам реактора, а также недоступность для гидрируемых веществ поверхности трубок, расположенных внутри пучка, что З0 не позволяет эффективно использовать диффундирующий водород в процессе гид-. рирования. Коэффициент использования водорода, равный отношению количества водорода, вступившего в реакцию, к 35 количеству, прошедшему в зону гидрирования по нашим данным, составляет

0,5-0,6 в указанной конструкции. Кроме того, наличие застойных зон вызывает углеобразование. 40

С целью интенсификации процесса и повышения производительности за счет увеличения поверхности контактирования водородопроницаемые трубки свер-, нуты в плоские спирали; собранные-в 45 пакет, а коллекторы расположены пер пендикулярно плоскости спиралей. Спирали могут быть выполнены двухзаход.ными и в виде спиралей Архимеда.

На чертеже изображен продольный 50 разрез реактора.

Реактор для проведения каталитических реакций с участием водорода состоит из вертикального корпуса 1, размещенных в корпусе тонкостенных 55 водородопроницаемых трубок 2, коллекторов 3, к которым подсоединены водородопроницаемые трубки 2, и патрубков

4 и 5 ввода и вывода реагентов.

Водородопроницаемые трубки 2 свернуты в плоские спирали, собрайные в пакет, а коллекторы 3 расположены перпендикулярно плоскости спиралей, ко- торые могут быть выполнены двухзаходными .и в виде спиралей Архимеда,

Реактор работает следующим образом. Внутрь трубок 2 из сплава палладия через коллекторы 3 подают водород или водородсодержащую смесь. Через патрубок 4 внутрь корпуса подают вещества, способные присоединять водород, например циклопентадиен, нитробензол, и т.д., в виде паров или жидкости.

Корпус нагревают. При контакте органических веществ.с поверхностью трубок 2 из палладия или его сплавов происходит взаимодействие с водородом,.диффундирующим через их стенки.

Образующиеся продукты выводят через патрубок 5. Водород, не,продиффундировавший через стенки трубок 2, а также другие компоненты водородсодержащей газовой смеси выводят через один из коллекторов 3. При гидрировании нитробензола в реакцию всту-. пает 80Х водорода, прошедшего через стенки трубок из палладиевого сплава. .Производительность аппарата по анилину составляет 0,5 кг/ч.л, что в 1,5 . раза выше, чем в прототипе °

В случае,.когда необходимо выделить водород из газовых смесей, реактор работает следующим образом.

Внутрь тонкостенных трубок 2 подают под давлением водородсодержащую смесь, нагревают корпус до. температуры 200-500 С, при этом через стенки палладиевых трубок 2 проходит только водород, который поступает внутрь корпуса. Продиффундировавший водород выводят через патрубки 4 и 5.

Предлагаемый реактор для проведения процессов с переносом водорода имеет следующие преимущества по срав нению с известными конструкциями.

При прохождении реагирующих веществ внутри корпуса обеспечивается малое гидродинамическое сопротивление потоку, при этом поверхность палладиевых трубок равнодоступна для реагентов, что обеспечивает максимальный контакт реагирующих веществ с катапитически активной поверхностью.

Зффективное омывание поверхности тонкостенных трубок реагирующим ве-. ществам создает условия для повышения коэффициента использования водорода до 0,8.

911796

СоставительА. Лошкарева

Техред М.Моргеитал Корректор Л. Патай

Редактор О. Юркова

Заказ 2684/2

Тираж 510

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Плоские спирали расположены в стопке так, что каждая последующая повернута зеркально относительно предыдущей на 180, благодаря чему витки смежных спиралей Не могут про.валиться друг в друга. Такая упаковка обеспечивает более высокое соотношение поверхности тонкостенных водородопроницаемых трубок к объему реактора, что позволяет BQBblcHTb в

1,5»g раза съем продуктов с единицы объема реактора.

Предлагаемая конструкция позволяет использовать длинномерные трубки длиной 4 м и более, при диаметре трубки 1 мм и длине

6 м диаметр спирали состав — ляет 80 мм.

Предлагаемая конструкция аппарата уменьшает возможность поломки трубок

10. в результате вибраций, ударов или пульсаций в потоке реагирующих веществ.