RO102200B1 - Reactor pemîra sinteza metanoSnini - Google Patents

Abstract

Invenția se referă la un reactor pentru sinteza metanolului, din amestecuri de hidrogen și oxizi ai carbonului, prin cataliză heterogenă, compus dintr-o manta cilindrică verticală, prevăzută cu o cămașă interioară, perforată, care servește drept cutie catalitică, permițînd o circulație radială a reactanților. Stratul de catalizator este străbătut de țevi de răcire, dispuse sub formă de serpentine concentrice cu mai multe începuturi, înfășurate în jurul colectorului central de evacuare a produsului de reacție astfel, încît circulația gazului de reacție și a lichidului de răcire este în curent încrucișat. La partea superioară a catalizatorului se realizează o circulațe mixtă, radial-axială, ceea ce contribuie la folosirea integrală a catalizatorului.

Description

Invenția .de față se referă , la un reactor pentru sinteza metanolului, din amestecuri de hidrogen și oxizi ai carbonului, prin· cataliză heterogenă.

(Un reactor cunoscut, care face obiectul 5 Brevetului RO nr. 82119, în scopul măririi gradului de transformare a oxizilor de carbon, realizează un regim de lucru izoterm, în stratul de catalizator, prin care circulă reactanții radial, de la exterior 10 spre centru, sau invers, și este străbătut axial de un număr de țevi tip baionetă, prin care circulă apă în fierbere, în scopul preluării căldurii de reacție și îndepărtarea ei din stratul de catalizator. 15 Acest reactor prezintă dezavantajul că, la partea superioară și inferioară a reactorului, există un strat de catalizator inactiv și nestrăbătut uniform de fluxul de gaz.

Aceste. dezavantaje au fost înlăturate prin soluția protejată de Brevetul RO.nr. 96011, care crează în partea superioară a reactorului o circulație radial-axială, iar cămașa interioară, în care se află catalizatorul, asigură o densitate uniformă de 25 străbatere a catalizatorului de către reactanți.

în plus, pasul, variabil al amplasării țevilor, tip baionetă, permite o mai bună adaptare radială' a densității suprafeței de 30 răcire (geometria reactorului), cu cerințele cineticii de reacție. Mărimea suprafețelor țevilor de răcire, prin montarea de aripioare, are în vedere creșterea raportului suprafață de răcire la volum de cataliza- 35 tor. Totuși și aceasta soluție are dezavantajul că la capacități foarte'mari, așa cum se impune, pentru ca sinteza metanolului să fie economică, modul de execuție al plăcii tubulare devine dificilă, mărind greutatea întregului separat.

Scopul invenției de față este lărgirea gamei tipurilor de astfel de reactoare cunoscute, pentru îmbunătățirea procesului de sinteză catalitică, exotermă, a metanolului, prin mărirea transferului termic între catalizator și produsele de reacție, pe de o parte și față de fluidul de răcire, pe de. altă parte.

Problema pe care o rezolvă invenția 50 este înlocuirea țevilor răcitoare ale schimbătorului de căldură,' tip baionetă, încastrată într-o placă tubulară, cu țevi răcitoare dispuse sub formă de. serpentine concentrice, adaptabile la cerințele cineticii de reacție.

Reactorul conform invenției permite realizarea scopului propus prin aceea că schimbătorul de căldură constituit din țevirăcitoare, dispuse sub formă de serpentine concentrice, în jurul colectorului central de produs finit, este constituit din serpentine cu mai multe începuturi, serpentinele avînd pas constant pe verticală aproximativ egal cu diametrul țevilor din care este constituită serpentina, de preferință cu 25% mai mare decît diametrul respectiv, pe direcție radială pasul serpentinelor fiind cuprins între 2...15 ori diametrul țevilor putînd fi 20 constant sau variabil, în acest din urmă caz, fiind crescător de la periferie spre centrul reactorului.

Se dau în continuare, cîteva exemple de realizare a invenției, în legătură și cu fig.

1...3, care reprezintă:

-. fig. 1, schema de principiu a serpentinelor de răcire;

-fig. 2 și 3, modul de aranjare a serpentinelor de răcire.

Reactorul de sinteză conform invenției este compus dintr-o manta cilindrică verticală 1, prevăzută cu un container interior, perforat 2, care servește drept cutie catalitică, permițînd o circulație radială a reactanților R, care intră printr-un ștuț 3, ieșind apoi central printr-un colector 4 perforat, situat în interiorul cutiei 2 catalitice și prelungit în exterior printr-un ștuț 5. Printr-un ștuț 6 se alimentează o parte din gaz, 40 axial, un ștuț 7 servește pentru umplerea cu catalizator, iar un ștuț 8 pentru golirea catalizatorului. Cutia catalitică 2. este străbătută de serpentine 9 de răcire, amplasate concentric în jurul colectorului central de 45 evacuare a produselor de reacție 3.

Diametrul țevii 9 este între 18 și 30 mm, iar pasul între țevi, în direcție axială a este constant și se află între 20...40 mm (vezi fig· 2).

Pasul b pe direcție radială este între

40...300 mm el fiind constant sau variabil pe rază, mărindu-se în direcția deplasării reactanților bl<b2<b3<b4 (fig. 3)..

Reactorul de sinteza metanolului conform prezentei, invenții, prezintă următoa-_: rele avantaje:

- construcție simplă din punct de vedere mecanic;

- pierdere de presiune minimă;

- volum maxim de catalizator la unita-, tea de spațiu.

Revendicare

Claims (3)

1. Reactor pentru sinteza metanolului din amestecuri de hidrogen și oxizi ai carbonului, constituit dintr-un corp cilindric vertical umplut cu catalizator, conținut într-un container perforat, cu intrări radiale pentru reactați, cu un colector axial pentru evacuarea produsului finit și cu un schim: bător de căldură cu țevi răcitoare dispuse
2. 5 sub formă de serpentine, caracterizat prin aceea că țevile răcitoare (9) sînt dispuse sub formă de serpentine concentrice cu mai multe începuturi în jurul colectorului (4) axial, serpentinele avînd pas (a) constant
3. 10 pe verticală, aproximativ egal cu diametrul țevilor (9) de preferință cu 25% mai mare decît diametrul respectiv, pe direcția radială, pasul (b) serpentinelor fiind cuprins între 2 și 15 ori diametrul țevilor (9), pu15 tînd fi constant sau variabil. în acest din urmă caz, pasul (b) fiind crescător de la periferie spre centrul reactorului.