CH670578A5

CH670578A5 -

Info

Publication number: CH670578A5
Application number: CH1130/87A
Authority: CH
Inventors: Umberto Zardi
Original assignee: Ammonia Casale Sa; Umberto Zardi
Priority date: 1987-03-25
Filing date: 1987-03-25
Publication date: 1989-06-30
Also published as: CN88102155A; EP0285887A2; EP0285887A3; CN1015154B

Description

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RIVENDICAZIONE Reattore per gas di sintesi con distribuzione ottimale del gas stesso su letti catalitici per reazioni eterogenee, costituito da un corpo cilindrico di forza con cartuccia interna che porta il catalizzatore disposto in almeno due letti (LI, L2) ciascuno dei quali presenta due pareti cilindriche permeabili al gas (PCI, PC2) coassiali tra loro e con l'asse del corpo di forza, il gas (Q) percorrendo i detti letti con flusso radiale o assiale-radiale centripeto o centrifugo ed attraversando distributori d'ingresso rispettivamente di uscita dai letti, caratterizzato dal fatto che si provvede un insieme di distributori uno d'ingresso ed uno d'uscita del gas nei rispettivamente dai letti catalitici, ciascun distributore essendo costituito da due pareti cilindriche coassiali tra loro e con l'asse del corpo cilindrico di forza, entrambe permeabili al gas; la parete di detti distributori più vicina al letto catalitico essendo quella a più elevata sezione di passaggio mentre l'altra parete del distributore d'ingresso del gas presenta: a) una sezione di passaggio minore rispetto a quella della parete vicina al catalizzatore ma sempre elevata e tale da limitare la perdita di carico attraverso la stessa a frazioni inferiori a nove decimi della perdita di carico del letto catalitico stesso; e del distributore d'uscita del gas b) una sezione di passaggio più ristretta e tale da creare una perdita di carico almeno uguale a quella del distributore d'ingresso.

DESCRIZIONE

La presente invenzione concerne un reattore per gas di sintesi con distribuzione ottimale del gas stesso su letti catalitici per reazioni eterogenee, costituito da un corpo cilindrico di forza con cartuccia interna che porta il catalizzatore disposto in almeno due letti (LI, L2) ciascuno dei quali presenta due pareti cilindriche permeabili al gas (PCI, PC2) coassiali tra loro e con l'asse del corpo di forza, il gas (Q) percorrendo i detti letti con flusso radiale o assiale-radiale centripeto o centrifugo ed attraversando distributori o collettori d'ingresso rispettivamente di uscita dai letti.

In particolare si riferisce a letti catalitici ad elevato spessore, e significativa perdita di carico nel letto catalitico stesso (ad esempio 14710 - 58840 Pa).

È nota l'importanza di una distribuzione omogenea del gas di sintesi nei letti catalitici per reazioni in fase gassosa, allo scopo di ottenere la massima efficienza ed utilizzazione del catalizzatore e quindi alte rese specifiche.

Numerosi sono i brevetti che descrivono sistemi di distribuzione del gas nei letti catalitici particolarmente in reattori con flusso del gas di tipo radiale. Anche l'Applicante ha recentemente depositato un brevetto che si riferisce ad un sistema per ottenere una distribuzione ottimale del gas di sintesi in letti catalitici con bassa perdita di carico (ad esempio 1471 Pa).

In reattori, costituiti da un corpo cilindrico di forza con cartuccia interna porta catalizzatore, dove il catalizzatore è disposto in almeno due letti, ciascuno dei quali presenta due pareti cilindriche permeabili al gas coassiali tra loro e con l'asse del corpo di forza, il gas percorrendo i letti catalitici con flusso radiale centripeto o centrifugo o assiale-radiale centripeto o centrifugo, ed essendo distribuito mediante collettori d'ingresso e di uscita del gas, ciascun collettore essendo generalmente costituito o da un condotto centrale coassiale con il corpo di forza la cui parete è costituita dalla parete interna stessa permeabile al gas del letto catalitico come rappresentato in Fig. 1 del Brevetto Inglese No. 1 352 550 (collettore d'ingresso con flusso del gas centrifugo), o da un'intercapedine tra la parete cilindrica permeabile al gas ed una parete piena non perforata (collettore di uscita del gas di fig. 1 sempre del Brevetto Inglese No. 1 352 550), o da una doppia parete permeabile al gas, una delle quali con maggiore superficie di passaggio 37 a contatto diretto o tramite rete di supporto col catalizzatore del letto catalitico (come in Fig. 5 del Brevetto Inglese No. 1 118 750), mentre l'altra parete 39 presenta una sezione di passaggio 40 per il gas notevolmente inferiore alla prima, essendo destinata a creare una perdita di carico concentrata almeno pari a quella del letto catalitico, allo scopo di favorire un'uniforme distribuzione del gas lungo l'asse del letto.

In pratica, i reattori radiali ad oggi maggiormente impiegati adottano distributori per letti catalitici come sopra descritti, il cui collettore d'ingresso è costituito da una doppia parete permeabile al gas, una interna 37 come indicato in fig. 5 del Brevetto Inglese No. 1 118 750 più vicina al letto catalitico, ed una esterna 39 con minore sezione di passaggio del gas dove si realizza una perdita di carico considerevole (più volte quella del letto catalitico), pertanto degli accorgimenti speciali devono essere adottati come indicativo nella rivendicazione No. 13 del suddetto Brevetto, per dare al gas proveniente dalla parete esterna di distribuzione, a velocità molto elevata (conseguente alla ridotta sezione di passaggio della parete esterna stessa), una direzione parallela alle pareti del distributore, evitando l'impatto diretto con la parete permeabile interna che potrebbe causare una cattiva distribuzione del gas nel letto e danneggiare il catalizzatore.

Sempre nei suddetti reattori il collettore d'uscita non presenta generalmente alcuna perdita di carico concentrata, essendo come detto sopra, l'uniforme distribuzione del gas nel letto catalitico assegnata alla elevata perdita di carico sulla parete esterna del collettore d'ingresso.

Con la suddetta struttura dei collettori di distribuzione una chiusura molto efficace (ermetica), meccanicamente molto resistente per sopportare la differenza di pressione, è generalmente richiesta nella parte superiore del letto, onde evitare che una parte del gas bipassi il letto stesso.

Scopo del presente trovato è un reattore con distribuzione del gas di sintesi in letti catalitici per reazioni di sintesi in fase gassosa, ad elevato spessore e significativa perdita di carico nel letto stesso, che permette di realizzare una distribuzione uniforme ottimale del gas sui letti stessi, conseguendo alte rese, ovviando agli inconvenienti sopra descritti dei sistemi noti fino ad oggi adottati.

Detto reattore è caratterizzato dal fatto che si provvede un insieme di distributori uno d'ingresso ed uno d'uscita del gas nei rispetivamente dai letti catalitici, ciascun distributore essendo costituito da due pareti cilindriche coassiali tra loro e con l'asse del corpo cilindrico di forza, entrambe permeabili al gas; la parete di detti distributori più vicina al letto catalitico essendo quella a più elevata sezione di passaggio mentre l'altra parete del distributore d'ingresso del gas presenta: a) una sezione di passaggio minore rispetto a quella della parete vicina al catalizzatore ma sempre elevata e tale da limitare la perdita di carico attraverso la stessa à frazioni inferiori a nove decimi della perdita di carico del letto catalitico stesso; e del distributore d'uscita del gas b) una sezione di passaggio più ristretta e tale da creare una perdita di carico almeno uguale a quella del distributore d'ingresso.

Il trovato è applicabile a reattori con flusso del gas nei letti catalitici radiale o sostanzialmente radiale (letti assiali-radiali secondo i Brevetti USA No. 4 372 920 e No. 4 405 562) ed è costituito da un insieme di distributori, uno d'ingresso del gas nei letti catalitici ed uno d'uscita del gas, ciascun distributore essendo costituito da due pareti cilindriche coassiali tra loro e con l'asse del corpo cilindrico di forza, entrambe permeabili al gas; essendo la parete di detti distributori più vicina al letto catalitico quella a più elevata sezione di passaggio (più permeabile al gas), mentre l'altra parete di ciascun distributore presenta: a) una sezione di passaggio minore rispetto alla parete vicina al catalizzatore, ma sempre elevata e tale da limitare la perdita di

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carico attraverso la stessa a frazioni inferiori a nove decimi della perdita di carico nel letto catalitico stesso (nel distributore d'ingresso del gas); b) una sezione di passaggio più ristretta (più bassa permeabilità) e tale da creare una perdita di carico almeno uguale a quella del distributore d'ingresso (nel distributore d'uscita del gas).

L'oggetto del trovato potrà essere più facilmente compreso sulla base della seguente descrizione che ha carattere esemplificativo e non limitativo e che è riferita, per chiarezza illustrativa, al disegno allegato nel quale la fig. 1 è sezione parziale e schematica con piani longitudinali assiali.

Nella fig. 1 si è schematicamente rappresentato un insieme di due letti anulari LI ed L2 in serie con flusso del gas nei lètti Q, contenuti all'interno della parete cilindrica non perforata PA, radiale centripeto, essendo ciascun letto costituito da: a) un insieme di distributori, uno d'ingresso del gas costituito da due pareti cilindriche coassiali permeabili al gas PCI e PC2 essendo PC2 più permeabile al passaggio del gas rispetto a PCI; uno d'uscita costituito da due pareti cilindriche coassiali permeabili al gas PC3 e PC4 essendo PC4 permeabile al passaggio del gas rispetto a PC3; b) un fondo chiuso FC sistemato nello spazio delimitato dalla parete PC3 del collettore d'uscita di cui al punto a) e la parete chiusa esterna PA.

Le pareti dei collettori d'uscita (PC3 e PC4) non sono generalmente permeabili al gas per un tratto minoritario TM in corrispondenza del loro bordo superiore (zona chiusa delle pareti cilindriche).

Nella fig. 1 si è schematicamente rappresentato un insieme di due letti nei quali la parte maggioritaria del gas Q attraversa 5 i letti con flusso radiale centripeto in corrispondenza della porzione maggioritaria permeabile al gas dei collettori, e la restante parte minoritaria del gas Q' attraversa i letti con flusso sostanzialmente assiale in corrispondenza della porzione minoritaria TM dei collettori non permeabile al gas, la suddetta porzione io minoritaria del gas penetrando il letto catalitico della sezione di passagio superiore aperta delimitata dai due collettori.

Esempio

1) In un reattore per sintesi ammoniaca con due letti catali-i5 tici con flusso del gas radiale centripeto realizzati come descritto in Fig. 1 sono state previste le seguenti condizioni di funzionamento:

1 - impiego di catalizzatore appropriato con granuli di pezzatura irregolare, dimensione dei granuli 1.5 -*■ 3 mm; 20 2 - perdita di carico del gas nel letto catalitico 14710 Pa;

3 - perdita di carico sulla parete PCI del collettore d'ingresso 490,3 Pa (perdita di carico sulla parete PC2 del collettore d'ingresso trascurabile);

4 - perdita di carico sulla parete PC3 del collettore d'uscita 25 980,6 Pa (perdita di carico sulla parete PC4 trascurabile).

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1 foglio disegni