PL89420B2 - - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest reaktor chemiczny do prowadzenia reakcji w fazie stalej, cieklej i gazowej, zwlaszcza do uwodornienia paliw i ekstrakcji wegla.Jednym z istotnych problemów przy prowadzeniu reakcji chemicznych w ukladzie trójfazowym jest zapewnienie jak najlepszego kontaktu miedzy ziarnami ciala stalego a ciecza i gazem. Stanowi to podstawe procesów zwiazanych z wymiana masy oraz procesów katalitycznych. Problem ten ma duze znaczenie, szczególnie przy przerobie wegla i ciezkich pozostalosci naftowych, w których procesy dyfuzji, adsorbcji, reakcje powierzchniowe i wymiana ciepla, przebiegaja o wiele trudniej niz w ukladach o malej gestosci.Znane dotychczas reaktory chemiczne nie rozwiazywaly przedstawionego powyzej problemu. Stosowane najczesciej do procesów hydrokrakingu ciezkich pozostalosci olejowych lub pozostalosci ropnych, reaktory rurowe wyposazone sa w szereg przegród perforowanych, na których umieszcza sie katalizator. Wnetrze reaktora stanowi odpowiedni uklad rur wraz z przegroda perforacyjna, co pozwala na prowadzenie reakcji w zlozu wrzacym. W ukladzie reagujacym tego typu reaktora, procesy przebiegaja przy duzym oporze hydrodynamicz¬ nym, co znacznie utrudnia wymiane masy. Wade te poteguje niejednorodna struktura zloza, skladajacego sie z ziaren o róznej srednicy, zmienny stosunek fazy stalej do gestosci oraz wytwarzanie pecherzyków gazowych o róznych objetosciach. Wymienione niedogodnosci powoduja* znaczne obnizenie wydajnosci reagujacych ukladów. W reaktorze z perforacja nie ma mozliwosci ciaglej wymiany katalizatora. W celu zwiekszenia jednorodnosci mieszaniny reagentów, wyposazono dodatkowo reaktory w przegrody, wypelnienia, pólki lub mieszadla. Okazalo sie, ze zastosowanie tego rodzaju elementów w warunkach przemyslowych jest bardzo klopotliwe. W reakcjach w zlozu wrzacym nastepuje rozdzial katalizatora i pozostalych skladników, ponadto nie ma mozliwosci regeneracji katalizatora, który pokrywajac sie koksem i substancjami nieorganicznymi traci aktywnosc. W innych znanych reaktorach chemicznych typu autoklawu stosuje sie mieszadla mechaniczne, z których ilosc obrotów przy wysokich temperaturach jest ograniczona, a elementy mechaniczne ulegaja czestym awariom powodujac nieszczelnosci i tym samym czeste przestoje urzadzen.2 89 420 Celem wynalazku jest opracowanie konstrukcji reaktora chemicznego umozliwiajacego dobra wymiane masy, pozwalajacego na usuniecie wyzej przedstawionych niedogodnosci.Cel ten osiagnieto w rozwiazaniu wedlug wynalazku, którego istota polega na tym, ze pobocznice reaktora stanowia rurowe elementy w ksztalcie scietych stozków stykajacych sie podstawami o jednakowych srednicach, przy czym w rurowych elementach uksztaltowane sa wklesle, toroidalne czasze, a naprzeciw nich umieszczone sa wtryskowe dysze. Czasze i dysze przesuniete sa wzgledem siebie wzdluz reaktora o 120° w linii srubowej w ukladzie kaskadowym. W tym ukladzie padajace z dysz i odbite od czasz strumienie czynnika ekstrakcyjnego i gazu wodorowego tworza poziome pólki fluidalne, przez które przeplywa uwodorniony lub poddawany ekstrakcji surowiec, wraz z produktami reakcji.Reaktor wedlug wynalazku pozwala na utrzymanie intensywnego, nieuporzadkowanego ruchu i duzej dyspersji wszystkich reagentów, natomiast dobra wymiana masy i ciepla oraz stala koncentracja czynnika ekstrakcyjnego i gazu wodorowego w calej przestrzeni reakcyjnej, zapewnia jednorodne warunki przebiegu procesu w nadmiarze wodoru i wiekszy stopien przereagowania surowca i produktów wtórnych. Warunki panujace w strefie reakcji sa przede wszystkim korzystne przy uwodornieniu wegla, ciezkich pozostalosci i ekstrakcji wegla. Wówczas przeplyw czasteczek ciala stalego przez strumien czynnika ekstrakcyjnego i gazu wodorowego, odbicie ich od wkleslych czasz i ponowne zetkniecie czasteczek juz rozbitych z czasteczkami doplywajacymi a bedacymi wstanie pierwotnym, powoduje wielokrotne ich rozdrobnienie. W zwiazku z tym zwieksza sie powierzchnia ziarn wegla, latwiej zachodzi dyfuzja w porach, jak równiez zwieksza sie szybkosc reakcji. Szczególnie istotna zaleta tego sposobu jest to, ze dzieki intensywnemu ruchowi i zderzeniom nastepuje scieranie sie ziarn katalizatora i stale odnawianie sie jego aktywnej powierzchni.Przedmiot wynalazku jest blizej wyjasniony w przykladowym wykonaniu uwidocznionym na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia widok reaktora w przekroju pionowym, a fig. 2 w przekroju poziomym.Reaktor chemiczny sklada sie z pobocznicy 1, w której umieszczone sa stozkowe rurowe elementy 2, w ksztalcie scietych stozków, stykajacych sie podstawami o jednakowych srednicach. W rurowych elementach 2 uksztaltowane sa wklesle, toroidalne czasze 3, a naprzeciw nich umieszczone sa wtryskowe dysze 4. Czasza 3 i dysze 4 przesuniete sa wzgledem siebie wzdluz reaktora o 120°: w linii srubowej w ukladzie kaskadowym.Czynnik ekstrakcyjny i gaz wodorowy doprowadzane sa przez pobocznice 1 reaktora 4, rurowy element 2 i rozpylajace dysze 4 do strefy reakcji. Plyn ukierunkowany dyszami 4 napotyka sie na drodze przepfywu surowiec podawany od góry, dysperguje go, a nastepnie unosi w kierunku wkleslych czasz 3, gdzie ulega dalszemu rozbiciu na mniejsze czasteczki i wymieszaniu z plynem. W tym stanie plyn i surowiec odbite od powierzchni czasz 4 przedostaja sie ponownie do srodka strefy reakcji, tworzac w ten sposób fluidalna pólke 5.Stad mieszanina reagentów wraz z tworzacymi sie produktami reakcji przeplywa przez przewezenie 6 rurowego elementu 2 w kierunku nizej polozonej fluidalnej pólki. W przewezeniu nastepuje zmiana szybkosci przeplywu i ponowne zwiekszenie turbulencji ukladu. PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Reaktor chemiczny zaopatrzony w elementy rurowe, znamienny tym, ze rurowe elementy (2) stanowiace pobocznice (1) reaktora maja ksztalt scietych stozków stykajacych sie podstawami o jednakowych srednicach, przy czym w rurowych elementach (2) uksztaltowane sa wklesle toroidalne czasze (3), a naprzeciw nich umieszczone sa wtryskowe dysze (4), przesuniete kaskadowo wzgledem czasz (3) o 120° w linii srubowej wzdluz reaktora. <89 420 Fig. 1 Fig. 2 c y v "¦ • ¦-'¦"1 ~K l. PL