RO106200B1

RO106200B1 - Multitubular catalytic reactor

Info

Publication number: RO106200B1
Application number: RO14484790A
Authority: RO
Inventors: Teodor Stoica; Liliana Sarbu; Dumitru Sotca; Ion Voin; Teofil-Dumitru Bota; Constantin Carloganu; Florin-Ioan Condurateanu; Cristina Staicu; Nicolae Iacoban; Sorin-Ovidiu Stelea; Aurel Ciupe; Doru Nicoara
Original assignee: Inst Cercetari Chim
Priority date: 1990-04-18
Filing date: 1990-04-18
Publication date: 1993-03-31

Abstract

Reactorul, constituit dintr-o manta cilindrica in interiorul careia se afla un fascicul tubular, montat intre placi tubulare si șicane, si dintr-un capac si un fund, echipate cu racorduri de alimentare si evacuare a maselor de reacție, se caracterizează prin aceea ca, pentru admisia si, respectiv, evacuarea agentului de transfer termic, la fiecare dintre extremitățile mantalei (1) este prevăzut cite un sistem de distribuție (4), sub forma unui manșon circular prevăzut cu un număr corespunzător de orificii (5), dispuse pe unul sau mai multe rînduri pe toata circumferința mantalei (1), ale căror diametre cresc pe măsură depărtării de racordul (9) de intrare si, respectiv (10), de evacuare a agentului termic, pentru a compensa rezistenta la curgere a agentului de transfer termicThe reactor, consisting of a cylindrical mantle inside of which there is a tubular beam, mounted between tubular plates and baffles, and a lid and a bottom, equipped with power connectors and evacuation of reaction masses is characterized by that is, for the admission and evacuation, respectively the heat transfer agent at each end (1) is provided with a distribution system (4) in the form of a circular sleeve provided with a corresponding number of holes (5) disposed on one or more rows across the circumference of the casing (1), whose diameters are increasing in size of the inlet connection (9) and (10) respectively, heat exchanger, to compensate flow resistance of the heat transfer agent

Description

Piezenla invenție se lefeiâ la un reactor catalitic muititubular. utilizat pentru reacții catalitice puternic exotcrme la care menținerea unei valori limita de temperatură este esențială pentru viața catalizatorului și care se caracterizează printr-o funcționare practic izotermă.The present invention was carried out in a catalytic reactor muititubular. used for strongly exothermic catalytic reactions, where maintaining a temperature limit value is essential for the life of the catalyst and which is characterized by practically isothermal operation.

tn cererea de brevet PCT nr.87./00081 este propus un reactor pentru obținerea gazului de sinteză, prin reformare catalitică, alcătuit dintr-nn recipient cilindric cu fund dublu și fascicul tubular montat în placi tubulare prevăzut cu racorduri separate de alimentare și evacuare a agentului gaze» de traii&lci termic, fiecare racord fiind prevăzut cu câte o placă perforată de distribuire uniformă a ageniului. interiorul reactorului fiinu de asemenea, dotat cu șicane inel și disc pentru îmbunătățirea vitezei de curgere a agentului gazos de transfer termic.In the PCT patent application no. 87/00081, a reactor for the synthesis gas is proposed, through catalytic reforming, consisting of a double bottom cylindrical container and the tubular bundle mounted in tubular plates provided with separate supply and discharge connections. of the gas agent »living & thermal, each connection being provided with a perforated plate of uniform distribution of the agent. the inside of the reactor was also equipped with ring and disk baffles to improve the flow rate of the heat transfer gas.

Soluția propusă de uniformizare a alimentării și respectiv a evacuării agentului de transfer termic poate fi utilă în cazul gazelor, întrucât acestea se pot distribui uniform prin placa circulară, tara a fi necesara compensarea rezistenței la curgere. In cazul agentului de transfer termic în stare lichidă, acesta poate fi distribuit uniform în reactor, luând în considerație și compensarea rezistenței la cuigeie și compaj tiiueulaica optimă a interiorului reactorului.The proposed solution for uniformizing the supply and discharge of the heat transfer agent can be useful in the case of gases, since they can be distributed evenly through the circular plate, the country having to compensate the resistance to flow. In the case of the liquid transfer agent in the liquid state, it can be evenly distributed in the reactor, taking into account the compensation of the optimum resistance to the interior and compartment of the reactor interior.

Pentru o distribuire uniformă și o circulație optimă a ageniuiui de transfer termic reactorul catalitic muititubular din prezenta invenție, constituit dintr o manta cilindrica in interiorul căreia se află un fascicul tubular montat între două placi tubulare și șicane disc și inel și dintr-un capac, și un fund echipate cu racorduri de alimentare și evacuare a maselor de reacție, este prevăzut la extremitățile mantalei cu un sistem de distribuție sub forma unui manșon circulai, prin cale agentul tei mic traversează peretele mantalei în și dinspre spațiul extratubular printr-un număr corespun zăior de orificii dispuse pe unul sau mai multe rânduri pe toată circumferința mantalei ale căror diametre cresc pe măsura depărtării de racordul de intrare, respectiv de evacuare a agentului termic, iar pentru circulația uniformă a agentului de transfer prin spațiul extratubular interiorul mantalei este compartimentat cu șicane disc și inel astfel, încât raportul dintre pasul dintre șicane și înălțimea totală a reactorului să fie cuprins între 0,1 și 0.025, raportul dintre secțiunea liberă în șicane și secțiunea liberă în spațiu extratubular să fie cuprins între 0.06 și 0,02. iar raportul dintre diametrul găurii din inel și diametrul reactorului să fie cuprins între 0,2 și 0,5 și raportul dintre diametrul șicanei disc și diametru reactorului să fie cuprins între 0,90 și 0,96.For a uniform distribution and an optimal circulation of the heat transfer agent, the muititubular catalytic reactor of the present invention, consisting of a cylindrical mantle inside which is a tubular beam mounted between two tubular plates and discs and ring and a lid, and a bottom equipped with feed and outlet connections for the reaction masses, is provided at the ends of the mantle with a distribution system in the form of a circular sleeve, by which the small lime agent crosses the mantle wall into and from the extratubular space through a corresponding number of holes. orifices arranged on one or more rows throughout the circumference of the mantle, whose diameters increase as the distance from the inlet or outlet of the thermal agent, and for the uniform circulation of the transfer agent through the extratubular space the interior of the mantle is compartmentalized with disk chucks and ring so that rapo the ratio between the step between the baffles and the overall height of the reactor should be between 0.1 and 0.025, the ratio between the free section in baffles and the free section in extratubular space be between 0.06 and 0.02. and the ratio between the diameter of the hole in the ring and the diameter of the reactor should be between 0.2 and 0.5 and the ratio between the diameter of the disc bore and the diameter of the reactor be between 0.90 and 0.96.

Pentru o creștere a coeficientului de transfer termic prin distribuire uniformă a agentului termic, reactorul catalitic muititubular este optimizat dimensional astfel, încât raportul dintre secțiunea racordului de alimentare, respectiv evacuare a agentului de Transfer termic și suma secțiunilor orificiilor sistemului de distribuție sa fie cuprins între 0,9 și 1,1, iar raportul dintre secțiunea medie de curgere în spațiul extratubular și suma secțiunilor orificiilor să fie cuprins între 4,5 și 9.For an increase of the coefficient of heat transfer by uniform distribution of the heat agent, the catalytic reactor muititubular is optimized dimensionally so that the ratio between the section of the supply connection, respectively the discharge of the heat transfer agent and the sum of the sections of the holes of the distribution system be between 0 , 9 and 1.1, and the ratio between the average flow section in the extratubular space and the sum of the hole sections should be between 4,5 and 9.

Reactorul catalitic muititubular din prezenta invenție asigură un gradient de temperatură, mic în stratul catalitic, creșterea productivității pe unitatea de volum prin creșterea încărcării specifice de reactanți, creșterea coeficientului de transfer termic, precum și mărirea duratei de funcționare a catalizatorului.The multitubular catalytic reactor of the present invention provides a low temperature gradient in the catalytic layer, increasing productivity per unit volume by increasing the specific loading of reactants, increasing the heat transfer coefficient, and increasing the catalyst's operating life.

în continuare sc dă un exemplu de realizare a utilajului cu referire și la figură, care reprezintă o secțiune longitudinală a reactorului catalitic muititubular.The following is an example of the embodiment of the machine with reference to the figure, which represents a longitudinal section of the muititubular catalytic reactor.

Reactorul catalitic muititubular este compus dintr-un corp cilindric (manta) 1. în interiorul căruia se află fasciculul tubular 7. în interiorul țevilor se află dispus catalizatorul în prezența caruia are loc reacția. Fasciculul tubular este montat în plăcile tabulare 8. Capacul 2 al reactorului este sferic, iar fundul 3, tronconic. Agentul de răcire este introdus în reactor prin racordul 9, de unde este uniform împrăștiat în spațiul extratu- 5 bular, cu ajutorul distribuitorului circular 4, prevăzut cu orificii 5 cu diametre diferite pentm a compensa rezistența la curgere. Interiorul mantalei este compartimentat cu șicane 6 inel și disc în 10 numărși la distanțeprestabilite. Agentul de transfer termic este evacuat din spațiul extratubular cu ajutorul unui colector 11 cu o distribuție similară a orificiilor cu cea a distribuitorului 4 de intrare a 15 agentului de transfer, unde este împins, prin racordul de evacuare 10, în rezervorul de agent de transfer termic folosi LThe muititubular catalytic reactor is composed of a cylindrical body (mantle) 1. inside which is the tubular bundle 7. inside the pipes is the catalyst in the presence of which the reaction takes place. The tubular bundle is mounted in the tabular plates 8. The reactor cover 2 is spherical and the bottom 3 is truncated. The cooling agent is introduced into the reactor by the connection 9, from where it is evenly spread in the extracellular space, by means of the circular distributor 4, provided with holes 5 with different diameters in order to compensate for the resistance to flow. The inside of the coat is divided into 6 rings and a disc in 10 numbers at predetermined distances. The heat transfer agent is evacuated from the extratubular space by means of a manifold 11 with a similar distribution of holes with that of the inlet distributor 4 of the transfer agent 15, where it is pushed through the outlet connection 10 into the heat transfer agent reservoir. use L

Reactorul a fost experimentat în cazul procesului de hidrogenare catalitică 20 a nitroderivaților aromatici. Astfel, în condițiile unui reactor având un diametru al mantalei de 2 m, o înălțime a țevilor de 2,2 m, secțiunea ștuțului de intrare de 0,018 m, suma secțiunilor orificiilor 25 sistemului dc distribuție de 0,02m , distanța dintre șicane de 0,22 m, secțiunea liberă în șicane de 0,1 lm² și secțiunea liberă în spațiu extratubular de 1,12 mr prin corelarea dimensională a tuturor 30 elementelor constructive a fost posibila creșterea debitului agentului de transfer termic dc 2,2 ori pentru aceeași valoare a căderii de presiune pe circuitul de agent de transfer termic, permițând creșterea 35 coeficientului de transfer termic exterior de 2,0 ori.The reactor was experienced in the case of catalytic hydrogenation process 20 of the aromatic nitroderivatives. Thus, under the conditions of a reactor having a mantle diameter of 2 m, a pipe height of 2.2 m, the inlet section section of 0.018 m, the sum of the sections of the holes 25 of the dc distribution system of 0.02m, the distance between nozzles of 0 , 22 m, the free section in slabs of 0.1 lm ² and the free section in extratubular space of 1.12 mr by dimensional correlation of all 30 construction elements it was possible to increase the flow of the heat transfer agent dc 2.2 times for the same value of the pressure drop on the heat transfer agent circuit, allowing the increase of the external heat transfer coefficient to be 2.0 times.

Reactorul multitabular care a permis o distribuție uniformă a agentului dc transfer termic în spațiul extratubular 40 este caracterizat de mărimea rapoartelor de mai jos specifice detaliilor constructive:The multitabular reactor that allowed a uniform distribution of the heat transfer agent in the extratubular space 40 is characterized by the size of the reports below specific to the construction details:

cuprins intre 0,9 și 1,1, în care:between 0.9 and 1.1, in which:

Si- secțiunea racordului dc intrare a agentului termic;The section of the dc inlet connection of the thermal agent;

« - suma secțiunilor orificiilor distribuitorului;«- the sum of the sections of the distributor holes;

Smsm

Ysi cuprins între 4,5 gi 9, în care:Ysi between 4.5 and 9, in which:

Sm - secțiunea medie de curgere în spațiul extratubular.Sm - the average flow section in the extratubular space.

Scăderea pierderii de presiune în circulația agentului termic la valori ridicate ale vitezei de curgere este obținută prin corelarea dimensională optimă a elementelor constructive ce compartimentează interiorul mantalei.The decrease of the pressure loss in the circulation of the thermal agent at high values of the flow velocity is obtained by the optimal dimensional correlation of the constructive elements that compartmentalize the interior of the jacket.

Optimizarea dimensională a interiorului mantalei este realizată prin corelarea următoarelor rapoarte:Dimensional optimization of the interior of the coat is achieved by correlating the following reports:

— cuprins între 0,025 gi 0,1, în care:- between 0.025 and 0.1, in which:

h - pasul dintre șicane;h - the step between chicane;

H - înălțimea totală a reactorului; j cuprins între 0,06 gi 0,2, în care :H - total reactor height; j between 0.06 and 0.2, in which:

r - secțiunea liberă în șicane;r - the free section in chicane;

secțiunea libera în spațiul extratubular.the free section in the extratubular space.

didi

- cuprins între 0,2 și 0,5, în care :- between 0.2 and 0.5, in which:

dl - diametrul găurii diu inel;dl - diameter of the ring hole;

D - diametrul total al reactorului;D - the total diameter of the reactor;

d2 — cuprins între 0,90 și 0,96, în care : d2 - diametrul șicanei disc.d2 - between 0.90 and 0.96, in which: d2 - the diameter of the disc shaft.

Claims

claims

1. Multitabular catalytic reactor, consisting of a cylindrical casing, inside which there is a tabular beam, mounted between two tabular plates and gypsum disk and ring and a bottom and a bottom equipped with connections for feeding and evacuating the masses. reaction, characterized in that for the inlet and outlet of the heat transfer agent, at the ends of the mantle (1) a distribution system (4) is provided in the form of a circular sleeve, through which the thermal agent crosses the mantle wall in and from the tabular space, through an appropriate number of holes (5), disposed on one or more rows throughout the circumference of the jacket (1) whose diameters increase as the distance from the inlet connection (9) and respectively the outlet (10) of the agent outlet thermally, and for the uniform circulation of the heat transfer agent through the extratubular space, the inside of the jacket is subdivided with bibs (6) di sc and ring so that the ratio between step (h) between the beakers and the overall height (H) of the reactor is between 0.1 and 0.025, the ratio between the free section (s) in the beaks and the free section (S) in the extratubular space be between 0.06 and 0.2, and the ratio between the diameter (di) of the ring hole and the diameter (D) of the reactor be between 0.2 and 0.5 and the ratio between the diameter (d) of the borehole disk and the diameter (D) of the reactor should be between 0.90 and 0.96.

Multitubular catalytic reactor according to claim 1, characterized in that the ratio between the section (Si) of the supply connection and the discharge of the heat transfer agent and the sum of the sections (ΣβΙ) of the orifices of the distribution system is between 0.9 and 1, 1, and the ratio between the mean section (Sm) of flow in the extratubular space and (Xsi) be between $ 4 and 9.