PL102803B1 - Sposob prowadzenia reakcji chemicznych w urzadzeniach z fluidyzujaca warstwa katalizatora lub sorbentu - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób prowadze¬ nia reakcji chemicznych w urzadzeniach z fluidy¬ zujaca warstwa katalizatora lufo sorbentu.

Jak wiadomo, podstawowym elementem kazdego urzadzenia z warstwa fluidyzujaca jest dystrybu¬ tor gazu, zwany takze dnem fluidalnym. Zasadni¬ czym zadaniem spelnianym przez dystrybutor, jest wywolanie odpowiedniego spadku cisnienia w celu ujednolicenia lokalnych predkosci liniowych gazu w calym poprzecznym przekroju aparatu. Koniecz¬ na strata cisnienia jest dosc duza, a wiec i moc urzadzen przetlaczajacych gaz musi byc znaczna, co stwarza koniecznosc stosowania duzych nakla¬ dów energetycznych na proces prowadzony w war¬ stwie fluidyzujacej. Umieszczenie katalizatora w dystrybutorze doprowadzajacym reagenty do reak¬ tora ma istotne znaczenie, poniewaz jak badania wykazaly stopien przemiany uzyskany przy stoso¬ waniu dodatkowego katalizatora na wewnetrznej powierzchni strefy reakcyjnej jest o wiele wyzszy niz stopien przemiany, gdy katalizator znajduje sie w reaktorze prekatalizy.

Jednym z czynników wplywajacych na stopien przemiany reagentów w warstwie fluidyzujacej jest dystrybutor plynu powodujacego fluidyzacje.

Zagadnienie to jest szczególnie wazne, dla ukla¬ dów typu gaz-cialo stale, tzn. dla fluidyzacji nie¬ jednorodnej.

Duza czesc gazu przeplywa przez warstwe flu¬ idyzacyjna w postaci pecherzyków, przy czym sred¬ nica pecherzyków zalezy w du^zej mierze od dy¬ strybutora. Dystrybutor powoduje odpowiedni spa¬ dek cisnienia zapewniajacy uzyskanie jednakowej predkosci liniowej gazu w calym poprzecznym przekroju aparatu. Wymagana strata cisnienia jest dosc duza, a wiec i moc urzadzen przetlaczajacych gaz musi byc odpowiednio duza.

Celem wynalazku jest obnizenie oporów prze¬ plywu gazu przez urzadzenie z warstwa fluidyzu¬ jaca oraz zmniejszenie gabarytów urzadzen przez zmniejszenie wysokosci warstwy fluidyzujacej.

Stwierdzono, ze wedlug wynalazku prowadzenie reakcji chemicznych w urzadzeniach z fluidyzuja¬ ca warstwa katalizatora lub sorbentu polega na tym, ze doprowadza sie do kontaktu substratów z katalizatorem w odpowiednim miejscu aparatu¬ ry, a mianowicie: w dystrybutorze gazu, na scia¬ nach aparatu stykajacym sie z warstwa fluidyzu¬ jaca lub na scianach powierzchni zanurzonych w warstwie fluidyzujacej.

Katalizator dziala analogicznie jak i katalizator znajdujacy sie w warstwie fluidyzujacej lub po¬ woduje powstanie przynajmniej z czesci substra¬ tów takich pólproduktów, które reaguja z cialem stalym warstwy fluidyzujacej. 21 Wedlug wynalazku reakcje chemiczne prowadzi sie w dystrybutorze wypelnionym katalizatorem jak równiez wypelnione sa katalizatorem we¬ wnetrzne powierzchnie strefy reakcyjnej.

Powierzchniami reakcyjnymi sa wewnetrzne po¬ ja wierzchnie reaktora, powierzchnie plyt perforo- 102 803102 803 3 wanych dystrybutora gazu, powierzchnie przegród warstwy fluidyzujacej itd, Sposobem wedlug wynalazku uzyskuje sie zwiek¬ szenie stopnia przemiany procesów chemicznych zachodzacych w warstwie fluidyzujacej stosujac dystrybutor, w których zamiast ziarn inertnego ciala stalego stosuje sie ziarna katalizatora.

Katalizator ten dziala analogicznie jak kataliza- tor^ znajdujacy sie w warstwie fluidyzujacej lecz powoduje powstanie przynajmniej -z czesci sub- stratów takich pólproduktów, które szybciej reagu¬ ja z cialem stalym warstwy fluidyzujacej. Pokry¬ cie scian aparatu materialem nieinertnym spowo¬ duje zwiekszenie stopnia przemiany reagentów.

Stosujac sposób wedlug wynalazku mozna zmniejszyc wysokosc warstwy fluidyzujacej a na¬ wet zwiekszyc stopien przemiany.

Sumaryczna strata cisnienia na dystrybutorze i warstwie fluidyzujacej bedzie mniejsza, a zatem i moc urzadzen przetlaczajacych gaz bedzie mniej¬ sza.

Jednoczesnie koszty ruchowe instalacji z reak¬ torami fluidalnymi sa mniejsze, jak równiez kosz¬ ty inwestycyjne urzadzen z warstwa fluidyzujaca sa mniejsze ze wzgledu na pomniejszenie gabary¬ tów aparatury.

Przyklad I. Przez reaktor fluidalny o sred¬ nicy 0,2 m przepuszczono gaz o temperaturze 7O0°C, zawierajacy 0,36% objetosci dwutlenku siar¬ ki i 20% objetosci tlenu. Reaktor byl wyposazony w dystrybutor sendwiczowy o wysokosci wypel¬ nienia 0,15 m. Dystrybutor zawieral 7 kg katali¬ zatora wanadowego o granulacji 0,005 m, a w warstwie fluidyzujacej znajdowal sie wyzej wy¬ mieniony katalizator o granulacji 0,0003 m. Gaz o temperaturze 7O0°K przed wejsciem do reakto¬ ra fluidalnego przeplywal przez reaktor prekata- lizy o identycznej konstrukcji jak dystrybutor. Re¬ aktor prekatalizy byl wypelniony tlenkiem glino¬ wym o granulacji 0,005 m nie katalizujacym prze¬ miany dwutlenku siarki do trójtlenku siarki. Uzys¬ kany stopien przemiany wynosil 86%. Gdy 7 kg ka¬ talizatora wanadowego z dystrybutora przeniesiono do reaktora prekatalizy, a tlenek glinowy do dy¬ strybutora stopien przemiany zmniejszyl sie do 77% przy niezmienionych parametrach wysokosci war¬ stwy fluidyzujacej, predkosci liniowej, gazu i ma¬ sie katalizatora w warstwie fluidyzujacej.

Przyklad II. Przez pusty reaktor prekatalizy i reaktor fluidalny z dystrybutorem w postaci ply¬ ty perforowanej, przepuszczano mieszanine zawie¬ rajaca powietrze 0,18% objetosci dwutlenku azotu i 0,40% objetosci gazowego amoniaku. Produktem reakcji jest azot. W warstwie fluidyzujacej znaj¬ dowal sie katalizator miedziowy 6% CuO/AlgOj o granulacji 0,00035 m. Scianki reaktora do preka¬ talizy pokryto 2 mm. warstwa wyzej wymienione¬ go katalizatora. Temperatura gazów w reaktorach wynosila 740PK, a stopien przemiany 42%. Na¬ stepnie usunieto reaktor prekatalizy, a sciany we¬ wnetrzne reaktora fluidalnego pokryto 2 mm war¬ stwa katalizatora miedziowego. Masy katalizato- Bltk 496/79 4 ra uzytego do pokrycia scianek reaktora prekata¬ lizy i reaktora fluidalnego byly identyczne i wy¬ nosily po 0,22 kg.

Przepuszczajac przez reaktor fluidalny ze scian- kami pokrytymi katalizatorem, gazy o podanym wyzej skladzie i temperaturze otrzymano stopien przemiany 46% przy niezmienionych wartosciach parametrów przeplywu gazu i warstwy fluidyzuja¬ cej. Stopien przemiany zwiekszyl sie do 51%, gdy io do warstwy fluidyzujacej o powyzszych paramet¬ rach wprowadzono osiem pretów srednicy 15 mm, dlugosci 300 mm, usytuowanych w warstwie pio¬ nowo, pokrytych 2 mm warstwa powyzszego kata¬ lizatora. Stopien przemiany wynosil 44%, gdy pre- ty te usytuowano w reaktorze prekatalizy.

Przyklad III. Reaktor fluidalny o srednicy 0^2 m wyposazono w dystrybutor sendwiczowy wy¬ pelniony tlenkiem glinowym o granulacji 0,005 m.

Warstwa fluidyzujaca zawierala sorbent miedzio- wó-glinowy o granulacji 0,0003 m pochlaniajacy tlenki siarki. Szybkosc pochlaniania trójtlenku siarki przez ten sorbent jest wieksza od szybkosci pochlaniania dwutlenku siarki.

W warstwie fluidyzujacej zanurzono 6 pretów stalowych, srednicy 15 mm, dlugosci 0,3 m pokry¬ tych 2 mm warstwa tlenku glinowego. Tlenek gli¬ nowy nie zmienia szybkosci pochlaniania tlenków siarki. Spaliny zawierajace 0,23% objetosci dwu¬ tlenku siarki przed wejsciem do reaktora fluidal- nego, przeplywaly przez reaktor prekatalizy o iden¬ tycznej konstrukcji jak i reaktor fluidalny. Reak¬ tor prekatalizy zawieral 7 kg katalizatora o gra¬ nulacji 0,05 m wanadowego, a ponadto scianki jego oraz 6 pretów stalowych srednicy 15 mm, dlu- gosci 0,3 mm, pokryto 2 mm warstwa kataliza¬ tora wanadowego. Temperatura gazów w reakto¬ rze prekatalizy i reaktorze fluidalnym wynosily 630°K. Uzyskany stopien odsiarczania spalin wy¬ nosil 68%. Nastepnie uklad prekatalizy odlaczono 40 od reaktora fluidalnego. Wewnetrzne sciany reak¬ tora fluidalnego pokryto 2 mm warstwa kataliza¬ tora fluidalnego, z dystrybutora usunieto tlenek glinowy a wprowadzono 7 kg katalizatora wana¬ dowego o granulacji 0,005 m, do warstwy wprowa- 45 dzono 6 wyzej wymienionych pretów pokrytych ka¬ talizatorem wanadowym. Przez reaktor fluidalny przepuszczono spaliny o wyzej podanym skladzie i temperaturze, przy niezmienionych warunkach hydrodynamicznych warstwy i niezmienionym 50 przeplywie gazu, stopien odsiarczenia wyniósl 81%>.

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Sposób prowadzenia reakcji chemicznych w u- 55 rzadzeniach z fluidyzujaca warstwa katalizatora lub sorbentu, znamienny tym, ze doprowadza sie do kontaktu substratów z katalizatorem w odpo¬ wiednim miejscu aparatury, a mianowicie w dy¬ strybutorze gazu lub na sciankach aparatu styka- 60 jacych sie z warstwa fluidyzujaca, lub na scian¬ kach powierzchni zanurzonych w warstwie fluidy¬ zujacej. r. 100 egz. A4 Cena 45 zl