Реактор для окисления аммиака

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

CoIo3 Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 28.04.80 (21) 2915802/23-26 f51) M.ÊË.3 с присоединением заявки ¹

В 01 J 8/04

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет (53) УДК 66. 023 (088.8) Опубликовано 3007.82. Бюллетень № 28 .Дата опубликования описания 300782 (54) РЕАКТОР ДЛЯ ОКИСЛЕНИЯ АММИАКА

Изобретение относится к контактным каталитическим аппаратам химической технологии. Преимущественная область использования изобретения - агрегаты азотной кислоты. .Известны конструкции реакторов катаЛитического окисления аммиака, содержащие различные газораспределительные устройства в виде направляющих лопаток, диффузоров, решеток, пакетов, сеток, слоев гранулированного материала и комбинаций перечисленных элементов, устанавливаемых перед слоем катализатора с целью получения однородного поля скоростей реакционной смеси в зоне контакта Г1) °

Соответственно по.мере приближе-. ния к равномерному распределению гаэа по сечению каталиэаторного слоя возрастает степень конверсии аммиака.

Однако установка газораспределительных устройств приводит к росту гидравлического сопротивления реактора, а значит, н снижению его производительности.

Следствием пониженного давления нитрозных "àçîâ на выходе иэ реактора является также падение эффективности процесса абсорбции в схеме агрегатов слабой азотной кислоты.

Известна также конструкция реакто5 ра каталитического окисления аммиака, в корпусе которого соосно установлен конический распределительный диффузор, образующий с корпусом кольцевой канал с боковым штуцером.для подачи исходной газовой смеси на катализатор, расположенный под распределительным диффузором. Внутри диффузора размещена перфорированная решетка 2).

Наряду с повышенным сопротивлением существенным недостатком работы этой конструкции реактора, является пространственная и временная неоднородность потока, снижающая степень конверсии аммиака и производительность реактора. Неравномерное распределение аммиачно-воздушной смеси по радиусу реактора обусловлено отрывом потока от стенок диффуэора. Как правило, отрыв потока в диффузоре носит случайный характер и происходит то от одной, то от другой части по боковой поверхности. Кроме того, отрыв и струйное движение газа после распределительной решетки, сопровождается образованием крупномасштабных

946641

20

25 низкочастотных вихрей,,интенсифицируют турбулентность течения. При этом период пульсации скорости потока достигает величин 10 ч с, превышающих время контакта реакционной смеси с катализатором t = 10-4 с.

Цель изобретения — повышение производительности реактора окисления аммиака за счет улучшения распределения исходнйх газов и снижения энергетических затрат на проталкивание гаэон через реактор.

Для достижения цели в реакторе каталитического окисления аммиака, в корпусе которого соосно установлен конический распределительный диффузор, образующий с корпусом кольцевой канал с боковым штуцером для.подачи исходной газовой смеси на катализатор, расположенный под распределительным диффузором, последний выполнен н виде кольцевой камеры с внутренней перфорированной стенкой, а кольцевой канал между диффузором и корпусом выполнен н виде трубы Вентури, узкое сечение которой сообщается с кольцевой камерой .у большего основания конического диффуэора.

Такое выполнение устройства предотнращает отрыв потока методом отсо са части движущейся в диффузоре аммиачно-воздушной смеси через его боковую поверхность, тем самым уменьшаются энергетические затраты на проталкивание газон через реактор.

На чертеже представлена предлагаемая конструкция реактора окисления 35 аммиака.

Реактор содержит корпус 1, штуцер

2 для,ввода аммиачно-воздушной смеси н катализатор 3 и установленный соосно с корпусом диффуэор, выполненный н виде кольцевой камеры 4. Внутренняя стенка 5 камеры 4 перфорирована, а наружная б снабжена у большого основания отверстиями 7 для инжекции (перетока) газа. зазор между корпусом 45 реактора и диффузором выполнен в ви- де трубы Вентури, например за счет установки кольцевого элемента 8.

Реактор работает следующим образом.

Подаваемая через штуцер 2 аммиачно-воздушная смесь поступает в пространство между корпусом реактора

1 и наружной стенкой б диффузора и направляется но внутренний открытый конус сверху. В результате ускоре- >5 ния потока и падения давления в узком сечении кольцевого зазора между корпусом реактора. 1 и наружной стенкой диффузора происходит отсос некоторого (пропорционального падению давле- 60 ния) количества аммиачно-воздушной смеси через боковую поверхность перфорированной стенки 5 и отверстия 7 на наружной стенке диффуэора.

Наложение отсоса в количестве

2-5% предотвращает отрыв потока от поверхности и связанное с ним вихреобразование. Следствием этого является примыкание потока к боковой поверхности внутренней стенки кольцевой камеры б и уменьшение гидравлического сопротивления диффузора на

30-40%.

Кроме того, направленный к стенке радиальный поток резко снижает интенсивность турбулентности.

Далее аммиачно-воздушная смесь проходит катализатор 3, расположенный под диффузором, аммиак окисляется, а нитрозные газы выводятся из нижней части реактора.

В качестве базового объекта принят реактор окисления аммиака прототип. Hro работа характеризуется наименьшими приведенными затратами на

-единицу продукции. Расходный коэффициент по отрасли в таких аппаратах составляет 295 кг аммиака на тонну

HN0, Вместе с тем, как отмечалось ранее, обследование базового реактора выявило значительные неоднородности концентрации в различных зонах

его поперечного сечения.

Таким образом, предлагаемая конструкция реактора позволяет осуществлять процесс окисления аммиака в гидродинамической обстановке с пространственной и временной однородностью потока.

Формула изобретения

Реактор для окисления аммиака, со— держащий корпус, установленный соосно н корпусе конический распределительный диффуэор, образующий с корпусом кольцевой канал с боковым штуцером для подачи исходной газовой смеси на катализатор, расположенный под распределительным диффузором, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения производительности р=реактора эа счет улучшения распределения исходных газов и снижения энергетических затрат на проталкивание газов через реактор, распределительный диффузор выполнен в виде кольцевой камеры с внутренней перфориронанной стенкой, а кольцевой канал между диффузором и корпусом выполнен в виде трубы Вентури, узкое сечение которой сообщается с кольцевой камерой у большого основания конического диффузора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Аппараты для каталитического окисления аммиака. Обзор. Выпуск 9 (99), НИИТЕХИМ.

2. Атрощенко B.H., Каргин C.H.

Технология азотной кислоты. N.„

"Химия" 1970, с. 212.

946641

Составитель Г . Савинов

Редактор А. Власенко Техред Л. Пекарь Корректор М. Народи

Заказ 5391/12 Тираж 583 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР но делам изобретений и открытий

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

Филиал ППН "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4