DK149604B - Katalytisk radialreaktor - Google Patents

Description

U9604 i

Opfindelsen omhandler en reaktor af den i krav l's indledning angivne art.

Reaktioner til dehydrogenering af kulbrinter og især fremstilling af styren ud fra ethylbenzen tilvejebringes 5 sædvanligvis ved at lade en blanding af kulbrinte og overhedet vanddamp passere igennem et katalysatorlag anbragt i en cylinderformet reaktor. I reaktoren kan gasgennemstrømningen forløbe parallelt med cylinderens akse for en aksialreaktor eller parallelt med radierne 10 i tværsnit igennem cylinderen for en radialreaktor.

En fremstilling af reaktorer med større og større ydelse har ført til en gradvis opgivelse af aksialreaktorerne til fordel for radialreaktorerne.

I radialreaktorerne kan gennemstrømningen af gasser 15 eller væsker ske enten fra midten af reaktoren imod dennes periferi for en centrifugalreaktor eller fra reaktorens periferi imod dens akse for en centripetalreaktor, eksempelvis af den fra beskrivelserne til U.S.A.-patenterne nr. 3 167 399, 3 235 343 og 3 249 405 kendte 20 art med ren radial gennemstrømning.

Centrifugalreaktorerne foretrækkes undertiden, fordi de arbejder med et mindre tryktab af gasser eller væsker, hvilket er gunstigt for selektiviteten af reaktionen og dermed for ydelsen. Imidlertid har centripetalreak-25 torerne visse fordele fremfor centrifugalreaktorerne: deres teknologiske fremstilling er lettere, de overhedede indløbende fluida bringes i berøring med den største overflade af faststoffet, hvilket nedsætter risikoen for tilstopning og skaber en bedre fordeling af fluidaene 30 i faststoffet, og endelig opretholdes det største tomme område af reaktoren, nemlig det centrale rør, ved den laveste temperatur.

2 149604 I radialreaktorerne sker der en progressiv sammentrykning af faststoflaget under drift. For at kompensere for denne sammentrykning og opretholde en korrekt radial gennemstrømning i reaktoren er det nødvendigt at anbrin-5 ge et overskud af faststof i reaktorens øverste del.

Fra U.S.A.-patentskrift nr. 3 249 405 er det kendt at erstatte dette stofoverskud med et inaktivt materiale, men det har da vist sig, at dette inaktive matériale lidt efter lidt trænger ind i hovedlagsopbygningen og 10 _ bevirker en dårlig udnyttelse af hovedlaget. Endvidere vil den øverste del af laget uanset sammensætningen progressivt tilstoppes, fordi det ikke afstryges af reaktionsprocessens fluida.

Opfindelsen har til formål at formindske disse ulemper.

15 Dette opnås ifølge opfindelsen ved en udformning af reaktoren som angivet i krav l's kendetegnende del, hvor gennemstrømningen ikke er ren radial, men også tildeles en mærkbar aksial komposant. Udtrykket "i det væsentlige halvkugleformet" sigter til, at det ud fra 20 et teknologisk synspunkt i stedet for at tilvejebringe halvkugleformede overflader undertiden er lettere at fremstille en opbygning af cylindre og keglestubbe, som kan indskrives i en kugle.

I en centripetalreaktor ifølge opfindelsen vokser mod-25 standen imod stoffernes strømning, efterhånden som stof ferne strømmer imod centret. Tryktabet pr. længdeenhed er derfor lille i lagets periferizone og meget større i den centrale zone. Deraf følger, at en sænkning af faststofniveauet i reaktorens øverste del på grund 30 af sammentrykningen kun har en ringe indflydelse på tryktabet og dermed på gennemstrømningen af fluida i den reaktive stofmasse.

Opfindelsen forklares nærmere nedenfor i forbindelse 149604 3 med tegningen, hvor: fig. 1 viser et længdesnit igennem en udførelsesform for en reaktor med centripetal cirkulation ifølge opfindelsen, anvendt til katalytisk dehydrogenering, især 5 til dehydrogenering af ethylbenzen til styren, og fig. 2 viser en forstørret konstruktionsdetalje af reaktoren i fig. 1.

Reaktoren omfatter en katalytisk masse 1 beliggende imellem en perforeret plade 2, der afgrænser et centralt 10 rør 13 af reaktoren, og en perforeret plade 3, der adskiller den katalytiske masse 1 fra et periferisk tomrum 14 i reaktoren. Den perforerede plade 2 omfatter et cylinderformet element 4 overlejret med to keglestubbe 5 og 6, som afgrænser en i det væsentlige halvkugle- 15 formet zone. Perforeringerne i det cylinderformede ele- 2 ment 4 udgør 8?ό af dets overflade (tryktab ca. 5 g/cm ), medens perforeringerne i keglestubbene 5 og 6 udgør ca. 16?0 af deres overflade (tryktab ca. 1 g/cm ). Den perforerede plade 3 omfatter ligeledes et cylinderfor- 20 met element 7 overlejret med to keglestubbe 8 og 9.

Perforeringerne i pladen 7 udgør 3¾ af dens overflade 2 (tryktab ca. 8 g/cm ), medens perforeringerne i pladerne 8 og 9 udgør ca. 3% af deres overflade (tryktab ca.

5 g/cm^).

25 Katalysatormassen 1 er adskilt fra pladerne 2 og 3 ved hjælp af to metalduge 20 og 21 (fig. 2). Metaldugen 20 har store masker og er anlagt på den perforerede plade 2 på dennes mod katalysatorlaget 1 vendende side og muliggør en fordeling af gasserne imellem pladens 30 perforeringer,medens metaldugen 21 har små masker og er anlagt på dugen 20 og opretholder katalysatorlaget 1 og forhindrer en tilstopning af perforeringerne. Kata-

Claims (2)

149604 lysatormassen 1 hviler på en understøtning 10, som på kendt måde muliggør en fri ekspansion af reaktoren. Centreringsorganer 11 tilvejebringer en god positionering af katalysatormassen 1. 5 De overhedede reaktionsgasser indføres i reaktoren gennem ' en åbning 12. En kegleformet perforeret plade 13 tilvejebringer en fordeling af gasserne i det periferiske tomrum 14 før deres indtræden i katalysatormassen 1. Gasserne strømmer igennem katalysatormassen under afkø-10 ling, idet dehydrogeneringsreaktionen er endoterm, og de. når frem til det centrale rør 15 og strømmer ud igennem én åbning 16. Reaktoren omfatter desuden åbninger 17 til tømning af reaktoren, et udvendigt isolationslag 18 samt lommer 15 19 for måling af temperatur og tryk. Patentkrav :

1. Reaktor til kemiske reaktioner med en i det væsentlige radial strømning af gas eller væske gennem en katalytisk faststofmasse (1), omfattende en ydre cylindrisk 20 kappe, et ringformet tomt rum (14) til gennemgang af -gassen eller væsken og i forbindelse med et indløb (12), en perforeret periferisk kappe (7) til optagelse af et lag af den katalytiske masse (1), og et perforeret cylindrisk centralt rør (4) i forbindelse med et udløb 25 (16), kendetegnet ved, at både den perfo rerede cylindriske kappe (7) med laget af den katalytiske masse (1) og det perforerede cylindriske centrale rør (4) er omgivet af to i det væsentlige halvkugle-formede skaller (8, 9 henholdsvis 5, 6), som er gennem-30 trængelige for gas og væsker.

2. Reaktor ifølge krav 1, kendetegnet ved, at faststofmassen (1) er adskilt fra reaktorens rum