CS233455B1

CS233455B1 - Laboratory tube reactor for the study of axial and radial profiles in a fixed catalytic bed

Info

Publication number: CS233455B1
Application number: CS814645A
Authority: CS
Inventors: Jan Ilavsky; Michal Matas; Pavol Rajniak
Original assignee: Jan Ilavsky; Michal Matas; Pavol Rajniak
Priority date: 1981-06-19
Filing date: 1981-06-19
Publication date: 1985-03-14

Abstract

Vynález spadá do odboru konštrukcie zariadení pre chem^ckoinžinierske merania. Popisuje laboratorny rúrkový reaktor na štúdium axiálnych a radiálnych profilov v pevnom katalytickom 16žku. Zariadenie pozostáva z rúrky reaktora ukonSenej hornou a dolnou vnútornou přírubou a hornou a dolnou vonkajšou přírubou s horným a dolným gul’ovým uzáverom, ktorých súčasťou sú zariadenia na snímanie fyzikálnochemických vlastností, skladejú&e sa zo vzdušného chladiče a horného a dolného chrániče axiálneho snímača utěsněného upchávkou so vzdušným chladičom, v ktorom je pohyblivo umiestnený horný a dolný snímač upevněný na držiaku spojenom s vonkajšími hornými a.dolnými přírubami. V hornej a dolnej vonkajšej prírube je umiestnený nátrubok pře odběr suroviny a produktu, nátrubok na odběr vzorky a horný a dolný nátrubok na meranie tlakovej diferencie. V rúrke reaktora, okolo ktorej je rúrkový plášť a priestor pre evakuáciu alebo temperovánie sa nachádza pevné katalytické lĎžko, ohraničené inertnými zonsimi, do ktorého zasahujú minimálně dva chrániče radiálneho snímača, uloženého v pravom a l’avom nátrubku pre pripojenie zariadeniana snímanie fyzikálnochemických vlastností, utěsněných upchávkou.The invention belongs to the field of construction of devices for chemical engineering measurements. It describes a laboratory tubular reactor for studying axial and radial profiles in a solid catalytic medium. The device consists of a reactor tube terminated by an upper and lower inner flange and an upper and lower outer flange with an upper and lower spherical cap, which include devices for sensing physicochemical properties, consisting of an air cooler and an upper and lower axial sensor protector sealed by a gland with an air cooler, in which the upper and lower sensors are movably mounted on a holder connected to the outer upper and lower flanges. In the upper and lower outer flanges there is a nozzle for taking raw material and product, a nozzle for taking a sample and an upper and lower nozzle for measuring the pressure difference. In the reactor tube, around which there is a tubular jacket and a space for evacuation or tempering, there is a fixed catalytic bed, bordered by inert zones, into which at least two radial sensor protectors extend, placed in the right and left nozzles for connecting a device for sensing physicochemical properties, sealed with a packing.

Description

233455 2233455 2

Vynález sa týká laboratórneho rúrkového reaktora na ětúdium axiálnych a radiálnychprofilov v pevnom katalytickom 18žku. Převážná vačšina konštrukcií rúrkových laboratórnych reaktorov vychádza z umiestneniasnímačov fyzikálnochemiokých vlastností priamo vo vrstvě, a nie je možná počas prevádzkyzarladenla měnit polohu snímača. Pokial’ sa jedná o snímánie teploty, je možné toto rieěiťtak, že sa meria snímačom, ktorý sa pohybuje v rúrkovom púzdre a snímaná teplota udává urči-tá středná teplotu tekutej a tuhej fázy. Mnohé konštrukcie odoberajá časť tekutej fázy.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a laboratory tubular reactor for the study of axial and radial profiles in a solid catalyst. The vast majority of tubular laboratory reactor designs are based on the placement of the physical and non-physical properties sensors directly in the layer, and it is not possible to change the position of the sensor during operation. As far as temperature sensing is concerned, this can be done by measuring with a sensor that moves in a tubular housing and the sensed temperature indicates a certain mean temperature of the liquid and solid phases. Many constructions take part of the liquid phase.

Mnohé konítrukcie odoberajá časť tekutej fázy otvorom v stene reaktora. Nevýhodou týchtokonštrukcií je značný rozdiel vo velkosti meranej veličiny tekutej fázy v mernom mieste .vzhladom k jej strednej hodnotě a nie je možné meniť polohu snímača vo vrstvě počas pre-vádzky zariadenia. V případe použitia pázdier, v ktorýoh sa pohybujú snímače, sa nesnímábodová hodnota, ale priemerná hodnota z určitého okolia. Reaktory sú vačšinou jednoáčelovéz hlediska charakteru tepelného deja.Many designs take part of the liquid phase through the opening in the reactor wall. A disadvantage of these constructs is the considerable difference in the magnitude of the measured liquid phase at a specific point in relation to its mean value and it is not possible to change the position of the sensor in the layer during the operation of the device. In the case of the use of riders in which the sensors are moved, the value of the vehicle is not measured, but the average value from a particular environment. The reactors are mostly single-axis in terms of the nature of the thermal event.

Tieto nedostatky sd odstránené u laboratórneho rúrkového reaktora na Stádium axiálnycha radiálnych profilov v pevnom katalytickom 16žku podlá vynálezu, ktorého podstatou je, žepozostáva z rúrky reaktora, ukončenej hornou a dolnou vnútornou přírubou a hornou a dolnouvonkajšou přírubou, s horným a dolným gulovým uzáverom, ktorých súčasťou sú zariadenia nasnímanie fyzikálnochemiokých vlastností, skladajúce sa z vzdušného chladiče, kapalného chla-diče a horného a dolného chrániče axiálneho snímača, v ktorom je pohyblivo umiestnenýhorný a dolný snímač upevněný na držiaku, spojenom s hornou a dolnou vonkejšou přírubou,pričom je chránič axiálneho snímača utěsněný v hornej a dolnej vonkajšej přírubě upchávkouso vzdušným chladičům. V hornej a dolnej vonkajšej prírube je umiestnený nátrubok prenástrek suroviny a odběr produktu, nátrubok na odběr vzorky e horný a dolný nátrubok nameranie tlakovej diferencie, pričom sa v rúrke reaktora, okolo ktorej je rúrkový plášťa priestor pre evakuáciu alebo temperovanie s vákuovými ventilmi nachádza pevné katalytické.lftžko, ktoré je 'ohraničené inertnými zónami, pričom do nich zasahujú minimálně dva chráničeradiálneho snímača, uloženého v 1’avom a pravom nátrubku pře pripojenie zariadenia na sní-manie fyzikálno-chemických vlastností, utěsněné pravou a lávou upchávkou a prostredníctvomupcháykovej skrutky je do nej umiestnený kvapalinový chladič, pričom na chrániči radiálnehosnímača a na pravom a 1’avom nátrubku sú umiestnené zariadenia na snímanie fyzikálno-chemic-kých vlastností, uchytených do nosiča, v ktorého držiaku je dvojica lamiel, před ktorouje umiestnená pravá a l’avá mikrometrická skrutka a číalej je na horný a dolný snímač a rúrkureaktora připevněný omezovač společného dotyku.These drawbacks have been eliminated in a laboratory tubular reactor for the axial and radial profile stage of a solid catalyst according to the invention consisting essentially of a reactor tube terminated by an upper and lower inner flange and an upper and lower outer flange, with upper and lower ball shutters, are physicochemical sensing devices consisting of an air cooler, a liquid cooler, and an upper and lower axial transducer protector, in which the up and down sensors are movably mounted on a holder coupled to the upper and lower outer flanges, wherein the axial sensor protector is sealed in the upper and lower outer flanges of the air coolers. In the upper and lower outer flanges, there is a raw material nozzle sleeve and a product take-off, a sample-taking sleeve e upper and a lower sleeve measuring the differential pressure, where a solid catalytic is located in the reactor tube around which the tubular housing is for evacuation or tempering with vacuum valves. a tube which is bounded by inert zones, at least two protector transducers extending therethrough, mounted in the left and right sleeves, to connect a physico-chemical sensing device sealed with the right and lava plugs, and is inserted therein through the clamping screw a liquid cooler is disposed, wherein devices for sensing the physico-chemical properties attached to the carrier in which the pair of lamellae is located, in front of which the right and left micrometer housings are located, are located on the radial-protective device and on the right and left-hand nozzle. and a co-limiter is attached to the upper and lower sensors and the tube coil.

Konštrukčne novým a výhodným je vybavenie reaktora chráničmi radiálnych snímačov,ktoré sú vyměnitelné a prispčsobitelné okamžitým požiadavkám merania. Tieto umožňujú priamystyk snímača s tekutou fázou a podstatné obmedzujú vplyv vrstvy na presnosť merania veli-činy v tekutej fáze, Ďalej je to konštrukcia zariadenia na radiálně snímanie fyzikálno-chemických vlastností, ktorých účelom je umožniť reprodukovatelné a presne meratelné zasunu-tie snímačov do vrstvy a vzhladom na použitie kvapalinového a vzduchového chladiče je možnéinštalovať snímač v tesnej blízkosti reaktora, pracujúceho pri teplotách do 500 °C, čopodstatné zmenšuje nároky kladené na rozměry zariadenia a konštrukciu snímačov a znižujedopravné oneskorenie u tých snímačov, ktoré neposkytujú signál priamo, ale vedu časť tekutejfázy na spraeovanie do příslušného přístroje. Použitím viacerých zariadení radiálneho sní-manie fyzikálnochemiokých vlastností sa dosiahne diskrétně meranie axiálneho profilu vlast-ností vo vrstvě.New in design and advantageous is the equipment of the reactor with radial transducer protectors, which are replaceable and adaptable to the immediate measurement requirements. These make it possible to arrange a liquid phase sensor and substantially limit the effect of the layer on the accuracy of the liquid phase measurement. Furthermore, it is the construction of a device for radially sensing physicochemical properties, the purpose of which is to allow reproducible and accurately measurable insertion of the sensors into the layer and with regard to the use of liquid and air coolers, it is possible to install a sensor in close proximity to a reactor operating at temperatures up to 500 ° C, substantially reducing the demands placed on the dimensions of the device and the design of the sensors and reducing the delay in transducers that do not provide the signal directly, but lead the liquid phase to to the appropriate instrument. By using multiple radial reduction devices, the axial profile of the properties in the layer is discreetly measured.

Zariadenie je zobrazené na výkrese, kde obr. 1 znázorňuje dolná časť zariadenia, obr. 2horná časť zariadenia a obr. 3 rez zariadením pri pohlede zhora.The device is shown in the drawing, where Fig. 1 shows the lower part of the device, Fig. 2 shows the upper part of the device and Fig. 3 shows a section of the device when viewed from above.

Dolná časť zariadenia, pozostáva z rúrky 16 reaktora, ukončenej dolnou vnútornou příru-bou 5' a dolnou vonkajšou přírubou 11' s dolným gulovým uzáverom 19". ktorého súčasťou jedolná zariadenie 8' na snímanie f. ikálnochemických vlastností. Toto sa skládá zo vzdušnéhochladiče 2'. kvapalinového chladiče 3' a chrániče 14' axiálneho snímania, v ktorom sa pohy- 3 233455 buje dolný snímač J_, upevněný na držiaku 10 . spojenom ε dolnou vonkajšou přírubou 11*. a utěsněný je upehávkou 25". chladenou vzdušným chladičom 2. V dolnej vonkajšej přírubě11 ' je umiestnený dolný nátrubok 4 * pře nástrek suroviny a odběr produktu a dolný nátrubok23' na meranie tlakovej diferencie. V rúrke 16 reaktora s rúrkovým plášťom 13. medzi ktorý-mi je priestor 15 pre evakuáciu alebo temperátíiu s vákuovým ventilom 6' sa nachádza pevnékatalytické 18žko 2., ohraničené inertnou zónou 7'.The lower part of the device consists of a tube 16 of the reactor terminated by a lower inner flange 5 'and a lower outer flange 11' with a lower ball shutter 19 ", which includes a device 8 'for sensing chemical properties. a liquid cooler 3 'and an axial sensing protector 14', in which the lower sensor 11 mounted on the bracket 10 connected by the lower outer flange 11 ' The lower outer flange 11 ' is provided with a lower nozzle 4 ' of feedstock feed and product withdrawal and a lower pressure difference measuring nozzle 23 '. In the reactor tube 16 with a tubular casing 13 between which the evacuation or tempering space 15 with the vacuum valve 6 'is located, the solid catalytic casing 2 is bounded by an inert zone 7'.

Horné časť zariadenia je zobrazená na obr. 2, pričom pozostáva z rúrky 16 reaktora,ukončenej hornou vnútornou přírubou X a hornou vonkajšou přírubou ktorého súčasťou jehorné zariadenie 8 na snímanie fyzikálnochemických vlastnosti, skladajúce sa zo vzdušnéhochladiče 2, kvapalného chladiče χ a chrániča 14 axiálneho snímače utesnenom upehávkou 25.chladenom vzdušným chladičom 2, v ktorom sa pohybuje horný snímač i, upevněný na držiaku10. spojenom s hornou vonkajšou přírubou 11 . V hornej vonkajšej prírube 11 je umiestnenýhorný nátrubok £ pre nástrek suroviny alebo odběr produktu, nátrubok 15 na odběr vzorkya horný nétrubok 23 pre meranie tlakovej diferencie. Cez rúrku 16 reaktora, rtírkový plášť15. ktorými je uzavretý priestor 15 pre evakuáciu alebo temperovanie, s vákuovým ventilom6, pričom v rúrke 16 reaktora sa nachádza pevné katalytické 18žko 2· 0° inertnej zóny Xzasahujú chrániče 18 radiálneho snímača, uloženého v nátrubku 17. utěsněného upehávkou 25tak, že súčasťou upehévkovej skrutky 26 je do nej umiestnený kvapalinový chladič £. Nakonci chrániča 18 radiálneho snímača a na nátrubku 12Í sú po oboch stranách umiestnenézariadenia 8, 8* na snímanie fyzikálno-chemických vlastnosti pomocou horného snímača 1,uchyteného do nosiča £0, 10 *. V držiaku £0, 10' je dvojica polkruhových lamiel 21. 21".před ňou je umiestnená pravá a l’avá mikrometrická skrutka 20, 20’ a ňalej je na snímač £a na rúrku 16 reaktora připevněný obmedzovač 24 spoločhého dotyku.The upper part of the device is shown in Fig. 2, consisting of a reactor tube 16 terminated by an upper inner flange X and an upper outer flange of which a physical chemical sensing device 8 is comprised of an air cooler 2, an χ liquid cooler 14 and an axial sensor protector 14 sealed with an air cooler 25. cooled by an air cooler 2 in which the upper sensor i is mounted, mounted on the holder 10. connected to the upper outer flange 11. In the upper outer flange 11 there is an upper nozzle sleeve 6 for spraying the raw material or collecting the product, a sampling nozzle 15 and an upper nozzle 23 for measuring the pressure difference. Through the reactor tube 16, the mercury coating 15. which is a closed chamber 15 for evacuation or tempering, with a vacuum valve 6, wherein a fixed catalytic 18 ° O zone of the inert zone X is provided in the reactor tube 16, extending the protectors 18 of the radial transducer housed in the nozzle 17 sealed by the nozzle 25 such that it is part of the screw bolt 26 there is a liquid cooler 6 disposed therein. Finally, the radial transducer protector 18 and the sleeve 12i are provided on both sides with devices 8, 8 ' for sensing physico-chemical properties by means of an upper transducer 1 attached to the carrier 10, 10 '. There is a pair of semicircular slats 21, 21 " in the holder 10, 10 '. The right and left micrometer screws 20, 20 ' are located in front of it, and a common contact restrictor 24 is attached to the sensor 8 and the reactor tube 16. FIG.

Rez zariadením pri pohl’ade zhora je zobrazený na obr. 3. Rúrka 16 reaktora je obklopená rúrkovým plášťom 13. medzi nimi sa nachádza priestor15 pře evakuáciu alebo temperovanie a v jej vnútri sa nachádza pevné katalytické 18žko X· V hornej vonkajšej prírube 11 sa nachádza nátrubok £2 pre odběr vzorky. Do inertnej zónyX zasahuje chránič 18 radiálneho snímača uložený v nátrubku 17 pre pripojenie zariadenia8 na snímanie fyzikálnochemických vlastností.The cross-section of the device as seen from above is shown in FIG. 3. The reactor tube 16 is surrounded by a tubular casing 13. between them there is a space 15 for evacuation or tempering, and there is a solid catalytic tube 18 inside it. a sample sleeve 20 for sampling. A radial transducer protector 18 housed in a sleeve 17 extends into the inert zone X for connecting the physicochemical sensing device 8.

Laboratórny reaktor na štúdium axiálnych a radiálnych profilov v pevnom 16žku kataly-zátore pracuje tak, že surovina predohriata na pracovnú teplotu vstupuje cez nátrubok £pre nástrek suroviny a odběr produktu umiestnený v hornej vonkajšej prírube 11 do rúrky £6reaktora. V hornej vonkajšej prírube 11 je nátrubok 17 pre pripojenie zariadenia na sníma-nie fyzikálnochemických vlastností, ktorým sa odvětvuje časť nástrekového prúdu a podrobujesa analýze ako aj nátrubok 23 na meranie tlakovej diferencie, ktorým sa meria tlakovástrata vo vrstvě. Surovina potom vstupuje cíalej do inertnej zóny X, kde sa kompenzuje te-pelná neideélnosť, ktorá je vyvolaná značným odvodom tepla dolnou a hornou vnútornou pří-rubou X, 5 * a hornou a dolnou vonkajšou přírubou 11 . 11*. Cez inertnú zónu X, 7' prebiehajúchrániče ££, 14* axiálneho snímača, ktorý končí na rozhraní inertných zón X, 7* a pevnékatalytické 18žko X a v týchto miestach sa snímajú fyzikálnochemické vlastnosti zariadenia-mi 8, 8 * na snímanie fyzikálnochemických vlastností tesne pri vstupe alebo výstupe z kata-lytickej zóny. V pevnom katalytickom 18žku X sú umiestnené chrániče ££, 14’ axiálneho snímáča a ich vzdialenosť od seba je ekvidištančná alebo logaritmicky usporiadaná. Tekutá fázavytvára v rúrke 16 reaktora koncentračně, připadne teplotně polia, ktorých vlastnosti sasnímajú hornými a dolnými snímačmi £, 1 *. pohybujúcimi sa v chráničoch ££, 14* axiálnehosnímača a chráničoch 18 radiálneho snímača, a tieto pretože sa nedotýkají! chráničov ££, ££*axiálneho a radiálneho snímača snímajú len vlastnosti tekutej fázy. Usporiedanie dolnejčasti reaktora podl’a vynálezu je zrkadlovým obrazom hornej časti reaktora ako z hl’adiskakonštrukcie, tak i funkcie. Reaktor podl’a vynálezu je uchytený pomocou hornej a dolnejvonkajšej pťíruby 11. 11‘ na stojan aby sa neprenášali teplotně dilatácie pružného reaktorana stojan. Chrániče ££, 14* axiélneho snímača a chrániče 18 radiálneho snímača sú uchytenépomocou upehávok 25. 25'. 25 * *. ale toto uchytenie nie je nosné. Ako nosné uchytenie slúžiaThe laboratory reactor for studying the axial and radial profiles in the solid 16-catalytic converter works by preheating the feedstock to the working temperature through the feed spout 6 and collecting the product placed in the upper outer flange 11 into the reactor tube. In the upper outer flange 11 there is a sleeve 17 for attaching a physicochemical sensing device to branch out a portion of the feed stream and analyze as well as a sleeve 23 for measuring the pressure difference to measure the pressure in the layer. The raw material then enters further into the inert zone X, where the thermal non-thermal behavior is compensated by the considerable heat dissipation of the lower and upper inner flanges X, 5 ' and the upper and lower outer flanges 11. 11 *. An axial transducer protector 64 extends over the inert zone X, 7 'ending at the boundaries of the inert zones X, 7 ' and solid catalytic X ' X, and at these locations the physico-chemical properties of the 8, 8 ' on entering or leaving the catalytic zone. In the fixed catalytic converter X there are protectors 42, 14 'of the axial scanner, and their distance from each other is equidistant or logarithmically arranged. The liquid phase build-up in the reactor tube 16 is concentrated, or the temperature fields, the properties of which are transmitted by the upper and lower transducers 8, 11 '. moving in protectors 42, 14 * of axial transducer and protectors 18 of the radial transducer, and because they do not touch! axial and radial transducer protectors only senses the liquid phase properties. The arrangement of the reactor bottom according to the invention is a mirror image of the upper part of the reactor as well as the function. The reactor according to the invention is fixed to the stand by means of the upper and lower outer flanges 11, 11 'so as not to transfer the thermal expansion of the flexible reactor stand. The axial transducer protectors 64, 14 ' and the radial transducer protectors 18 are retained by the tabs 25 ' 25 * *. but this grip is not bearing. As a carrier grip

Claims

OBJECT OF THE INVENTION

Laboratory tube reactor for the Stage of Axial and Radial Profiles in the fixed catalytic tray, characterized in that it consists of a reactor tube (16) terminated by an upper and a lower inner flange (5, 5 *) and an upper and a lower outer flange (11, 11 '). , with upper and lower ball valves (19, 19 *) comprising devices (8, 8 *) for sensing physicochemical properties, consisting of an air cooler (2, 2 '), a liquid cooler and an upper and a lower guard (14). 14 *) of an axial sensor (1, 1 *) in which the upper and lower sensors (1, 1 *) are movably mounted, mounted on a bracket (10, 10 *) connected to the upper and lower outer flanges (11, 11 *) wherein the axial sensor protector (14, 14) is sealed in the upper and lower outer flanges (11, 11 *) with a packing (25, 25 *) with an air cooler (2, 2 '), in the upper and lower outer flanges (11, 11) *) a nozzle (4, 4 ') is placed for the injection of raw material and collection p and a top and bottom sleeves (23, 23 *) for measuring the differential pressure, wherein in the reactor tube (16) around which there is a tubular jacket (13) and a space (15) for evacuation or tempering and with vacuum valves (6, 6 ') there is a fixed catalytic 16b (9), which is bounded by inert zones (7, 7), at least two radial sensor guards (18) mounted in the right and 1 'left sleeve (17, 17 *) for attaching the physical-chemical sensing device, sealed by a right and 1' left packing (25, 25 *) and a liquid cooler (3, 26) is placed therein by a packing screw (26, 26 *), 3), wherein on the radial sensor protector (18) and on the right and left-hand sockets (17, 17 *) there are located devices for sensing physicochemical properties attached to the support (22, 22 *), in which the holder (10, 10) ') is a pair of slats (21, 21 *) before which a right and left micrometer bolt (20, 20 *) is positioned, and a joint contact limiter (24) is attached to the top and bottom sensors (1, 1 *) and the reactor tube (16).