£ £ A - A dnia 17 kwietnia 1963 r.POLSKIEJ RZECZYPOSPOLITEJ LUDOWEJ OPIS PATENTOWY Nr 46782 KI. 12 g, 4/02 KI. internat. B 01 j J/t?V Zaklady Azotowe im. Pawla Findera*) Przedsiebiorstwo Panstwowe Chorzów, Polska Reaktor do konwersji tlenku wegla Patent trwa od dnia 31 maja 1961 r.Konwersja tlenku wegla z para wodna sta¬ nowi jeden z glównych procesów, z których sklada sie wytwarzanie gazów do syntez. Pro¬ ces ten prowadzi sie w nieruchomym zlozu ka¬ talizatora w ukladzie jedno- lub dwustopnio¬ wym. Uklad dwustopniowy jest korzystniejszy, poniewaz umozliwia wprowadzanie miedzy stopnie wtórnego dodatku pary wodnej, a na¬ wet wody i obnizanie temperatury gazu po pierwszym stopniu w celu korzystnego przesu¬ niecia równowagi reakcji. Najprostsze rozwia¬ zanie reaktora do dwustopniowej konwersji tlenku wegla polega na umieszczeniu kataliza¬ tora na dwóch pólkach, przez którego gaz prze¬ chodzi kolejno, z doprowadzeniem wtórnego do¬ datku pary miedzy pólkami. Dalszym rozwinie- *) Wlasciciel patentu oswiadczyl, ze wspól¬ twórcami wynalazku sa inz. Zygmunt Rost, inz.A4am Chwistek, inz. Stanislaw Magiera i mgr inz. Zbigniew Schimmelpfennig, ciem tego rozwiazania jest uklad dwustopniowy zawierajacy cztery pólki, po dwie pracujace rów¬ nolegle (Technologia Zwiazków Azotowych, tom I, rysunek 106, 1955). Zastosowanie prze¬ plywu równoleglego w parach pólek ma na celu obnizenie warstwy katalizatora, a przez to zmniejszenie predkosci przeplywu i zmniejsze¬ nie oporu bez zwiekszania srednicy zbiornika.Nawet dwupólkowy najprostszy reaktor spra¬ wia trudnosc przy wymianie katalizatora, a tym bardziej utrudniona jest wymiana katalizato¬ ra w omówionym tu reaktorze czteropólkowym.Uklad czteropólkowy ma równiez i inne wady, jak nierównomierne ustalanie sie warunków na pólkach równoleglych, wydmuchiwanie drob¬ niejszego .katalizatora glównie z pólek o prze¬ plywie z dolu do góry itp. W zastosowaniu do innych reakcji katalitycznych znane sa reaktory cylindryczne z doprowadzeniem gazu w osi i przeplywem gazu przez katalizator w kierun¬ kach promieniowych. Te znane reaktory z przy-czyft nie Wystepujacych w procesie konwersji tlenku wegla sa dosc skomplikowane, np. rura srodkowa jest obracalna, aby otwory w niej ulegaly okresowemu zamykaniu i otwieraniu przy wspóldzialaniu z prowadnica itp.Przedmiotem wynalazku jest reaktor, w któ¬ rym wykorzystano znana zasade promieniowe¬ go prowadzenia gazu od osi ku obwodowi w zlozu katalizatora majacym ksztalt walca.Reaktor sklada sie z trzech wspólsrodkowych naczyn. Naczynie wewnetrzne stanowi kosz na katalizator z osiowym doprowadzeniem gazu dziurkowana rura i odprowadzeniem gazu przez dziurkowana pobocznioe. Do odbioru gazu po¬ reakcyjnego z kosza sluzy przestrzen o przekro¬ ju pierscieniowym miedzy p&bocznicami naczy¬ nia srodkowego i posredniego. Przestrzen o prze¬ kroju pierscieniowym miedzy pobocznicami na¬ czynia posredniego i naczynia zewnetrznego sluzy do doprowadzania gazu, przy czym pobo- cznica naczynia posredniego jest zarazem po¬ wierzchnia dodatkowej wymiany ciepla miedzy gazem doprowadzanym a gazem poreakcyjnym.W przestrzeni katalitycznej, czyli we wnetrzu naczynia srodkowego na polowie drogi, która ma gaz przebywac w katalizatorze, czyli mniej wiecej w polowie promienia tego naczynia, ustawione sa pionowe rury doprowadzajace wtórna pare. Kazda rura jest zaopatrzona w szereg otworów. Aby ostre strumienie pary z tych otworów nie uszkadzaly ziam katalizatora, do kazdej rury przymocowane jest korytko, do któ¬ rego wnetrza skierowany jest prad pary z po¬ szczególnych otworów. Para rozprezona w ko¬ rytku wyplywa do przestrzeni wypelnionej ka¬ talizatorem szczelinami miedzy krawedziami ko¬ rytka a powierzchnia rury.W tym ukladzie pomimo, ze komora katality¬ czna jest jedna, reakcje przeprowadza sie dwu¬ stopniowo. Pierwszy stopien reakcji zachodzi w gazie plynacym z osiowej rury do polowy od¬ leglosci miedzy pobocznica rury a pobocznica kosza, a drugi stopien zachodzi w dalszym ciagu przeplywu gazu ku obwodowi kosza, po dodaniu do tego gazu wtórnej pary.Konstrukcja reaktora wedlug wynalazku jest bardzo prosta, a ponadto ma on te zalete, ze zawierajac duza przestrzen, na katalizator,, re¬ aktor ma stosunkowo male wymiary zewnetrz¬ ne. Wysokosc reaktora moze byc dostosowana do ilosci konwertowanego gazu przy stalej sred¬ nicy wynikajacej z pozadanej grubosci warstwy katalizatora. Ze wzgledu na to, ze katalizator nie jest rozdzielony na szereg zlóz jak w zna¬ nych reaktorach pólkowych, lecz zajmuje jedna komore, usuwanie z niego zuzytego katalizato¬ ra jest uproszczone. Po otwarciu zamykanego otworu w dnie naczynia wysypuje sie znaczna wiekszosc katalizatora, a do wysypania reszty nalezy zgarnac ja w kierunku otworu pretem lub lopatka po otwarciu górnej pokrywy na¬ czynia wewnetrznego. Otwarcie tej pokrywy jest równiez potrzebne do wsypania nowego katali¬ zatora.Reaktor wedlug wynalazku przedstawiony jest schematycznie na rysunku, którego fig. 1 stanowi przekrój osiowy reaktora, fig. 2 — przekrój poprzeczny, fig. 3 — fragment przed¬ stawiajacy przekrój osiowy dna reaktora z króc¬ cem wysypowym, a fig. 4 — szczegól stanowia¬ cy przekrój poprzeczny jednej z rur doprowa¬ dzajacych pare.Reaktor jest naczyniem cylindrycznym pio¬ nowym o pobocznicy 1 zaopatrzonym w górna dennice 2. W dole reaktor zlaczony jest z typo¬ wym rurowym wymiennikiem ciepla 3, który pokazany jest na rysunku jedynie fragmentary¬ cznie. Wymiennik sluzy do wstepnej wymiany ciepla miedzy gazem poreakcyjnym a gazem surowym, która jest dalej prowadzona w re¬ aktorze. Ziarnisty katalizator 4, np. o postaci pastylek, wypelnia naczynie cylindryczne wspól- srodkowe o pobocznicy 5 zaopatrzonej w liczne otwory. Wspólsrodkowa rura doprowadzajaca 6 jest równiez zaopatrzona w otwory. Naczynie zamkniete jest dennicami 7 i 8, przy czym tylko górna dennica 7 jest zaopatrzona w otwór pro¬ wadzacy do rury 6. Naczynie na katalizator umieszczone jest w drugim naczyniu cylindry cz^ nym wspólsrodkowym z pobocznica 9 i wspólna z poprzednim naczyniem dennica górna 7 oraz dennica dolna 10. Powyzszy uklad umozliwia przeplyw gazu jak pokazuja strzalki: z wymien¬ nika 3 miedzy pobocznicami 1 i 9 oraz do wne¬ trza rury srodkowej tf, z której przedostaje sie poprzez warstwe katalizatora do przestrzeni miedzy pobocznicami 5 i 9, a stamtad do wy¬ miennika 3. W celu doprowadzenia pary wtór- nej wewnatrz naczynia na katalizator 4 umiesz¬ czony jest uklad rur stanowiacy dwa pierscie- niell i 12, a miedzy nimi rozpiete pionowe niry 13, zaopatrzone w szereg otworów na calej dlu¬ gosci i katówki 14 (fig. 4) zaslaniajace te otwo¬ ry, przy spawane punktowo w kilku miejscach na calej dlugosci rury. Doplyw pary do tego ukladu stanowi króciec 25. W celu wysypywania katalizatora dennica 8 zaopatrzona jest w otwór z króccem 16 i grzybkiem 17 na wrzecionie 23. Po * — 2 -^otWtfrcUl tfefcWiC Z l 7 wtfzSdorto 18 staje sie do¬ stepne. Przez podniesienie grzybka 17 wysypuje sie katalizator poprzez króciec 16 do podstawio¬ nej rynny wsunietej przez zamykany otwór 19.Wzdluz srednicy reaktora umieszczone sa piro¬ metry 20. Pobocznica 9 naczynia posredniego stanowi powierzchnie wymiany ciepla miedzy gazami plynacymi z jej obli stron w przeciw¬ nych kierunkach, jak pokazuja strzalki. PL