RU106140U1 - SHELL-TUBE REACTOR - Google Patents
SHELL-TUBE REACTOR Download PDFInfo
- Publication number
- RU106140U1 RU106140U1 RU2011105426/05U RU2011105426U RU106140U1 RU 106140 U1 RU106140 U1 RU 106140U1 RU 2011105426/05 U RU2011105426/05 U RU 2011105426/05U RU 2011105426 U RU2011105426 U RU 2011105426U RU 106140 U1 RU106140 U1 RU 106140U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tube
- tube bundle
- reaction mass
- cylindrical
- reactor
- Prior art date
Links
Landscapes
- Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
Abstract
Предлагаемое техническое решение относится к реакторам для проведения неизотермических каталитических и некаталитических реакций и может найти применение в химической, нефтехимической, топливо-энергетической, атомной и других отраслях промышленности, связанных с выделением, поглощением и отводом тепла или его подводом в реактор.The proposed technical solution relates to reactors for conducting nonisothermal catalytic and non-catalytic reactions and can be used in chemical, petrochemical, fuel, energy, nuclear and other industries related to the generation, absorption and removal of heat or its supply to the reactor.
Техническим результатом является упрощение конструкции за счет применения цилиндрических труб в трубном пучке и создания в каждой цилиндрической трубе площади сечения, увеличивающейся по ходу потока реакционной массы.The technical result is to simplify the design by using cylindrical pipes in the tube bundle and creating in each cylindrical pipe a cross-sectional area that increases along the flow of the reaction mixture.
Технический результат достигается тем, что в кожухотрубном реакторе для проведения неизотермических реакций, состоящем из корпуса с пучком труб, закрепленных в трубных решетках, и патрубков для входа и выхода реакционной массы и теплоносителя, при этом каждая труба трубного пучка выполнена цилиндрической и снабжена симметрично установленными на внутренней поверхности пластинами треугольной формы с основанием у4 нижнего торца. The technical result is achieved by the fact that in a shell-and-tube reactor for conducting nonisothermal reactions, consisting of a body with a tube bundle fixed in tube sheets and nozzles for entering and exiting the reaction mass and coolant, each tube bundle is cylindrical and provided with a symmetrical mounting the inner surface of the plates with a triangular shape with a base y4 lower end.
Description
Предлагаемое техническое решение относится к реакторам для проведения неизотермических каталитических и некаталитических реакций и может найти применение в химической, нефтехимической, топливо-энергетической, атомной и других отраслях промышленности, связанных с выделением, поглощением и отводом тепла или его подводом в реактор.The proposed technical solution relates to reactors for conducting nonisothermal catalytic and non-catalytic reactions and can be used in chemical, petrochemical, fuel, energy, nuclear and other industries related to the generation, absorption and removal of heat or its supply to the reactor.
Известен кожухотрубный реактор для проведения экзотермических и эндотермических реакций, содержащий корпус, трубные решетки, пучки труб, внутри которых размещен катализатор и распределительные устройства, выполненные в виде трубки с щелевыми прорезями в верхней части и установленные внутри каждой трубы у нижнего его торца, при этом трубки снабжены крышками, расположенными над щелевыми прорезями (Авт. св. СССР №1134230, Кожухотрубный реактор, В01J 8/00, 1985 г.).Known shell-and-tube reactor for conducting exothermic and endothermic reactions, comprising a housing, tube sheets, tube bundles, inside of which there is a catalyst and distribution devices made in the form of a tube with slotted slots in the upper part and installed inside each pipe at its lower end, while the tube equipped with covers located above the slotted slots (Ed. St. USSR No. 1134230, Kozhukhotrubny reactor, B01J 8/00, 1985).
К причинам, препятствующий достижению заданного технического результата относится сложность изготовления и установки распределительных устройств в каждую трубу трубного пучка, выполненных в виде трубки с щелевыми прорезями в верхней части и их снабжение крышками, расположенными над щелевыми прорезями.The reasons that impede the achievement of a given technical result include the complexity of manufacturing and installing switchgears in each tube of the tube bundle, made in the form of a tube with slotted slots in the upper part and their supply with covers located above the slotted slots.
Известен реактор с пучком труб для проведения каталитических неизотермических реакций в газовой фазе, который состоит из корпуса и трубного пучка, закрепленного в трубных решетках. Каждая труба трубного пучка выполнена цилиндрической, то есть равного диаметра по всей высоте. Для равномерного распределения теплоносителя по всему поперечному сечению межтрубного пространства в нем установлены распределительные пластины с проходным сечением, изменяющимся в радиальном направлении. (Патент ФРГ №2903582, В01J 8/06, 1980 г.).Known reactor with a tube bundle for carrying out catalytic nonisothermal reactions in the gas phase, which consists of a housing and a tube bundle fixed in tube sheets. Each tube bundle tube is made cylindrical, that is, of equal diameter over the entire height. For uniform distribution of the coolant over the entire cross-section of the annulus, distribution plates are installed in it with a bore that varies in the radial direction. (German Patent No. 2903582, B01J 8/06, 1980).
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата относятся трудности регулирования теплоотдачи реакционной массы в цилиндрических трубах трубного пучка к стенкам труб, что требует специальных внешних устройств, изменяющих расход и температуру реакционной массы на входе в зависимости от ее температуры внутри труб трубного пучка, и увеличивает сложность проведения неизотермических процессов.Reasons that impede the achievement of a given technical result include difficulties in regulating the heat transfer of the reaction mass in cylindrical tubes of the tube bundle to the pipe walls, which requires special external devices that change the flow rate and temperature of the reaction mass at the inlet depending on its temperature inside the tube bundle, and increases the complexity conducting non-isothermal processes.
Наиболее близким техническим решением по совокупности общих признаков к заявляемому объекту и принятому за прототип является кожухотрубный реактор для проведения неизотермических реакций, состоящий из корпуса с пучком труб, закрепленных в трубных решетках, и патрубков для входа и выхода реакционной массы и теплоносителя, при этом каждая труба трубного пучка выполнена из трех или более трубок равной длины, диаметр которых увеличивается по ходу потока реакционной массы или конически расширяющейся по ходу потока реакционной массы, а также снабжена размещенными на ее наружной поверхности ребрами с высотой, уменьшающейся по ходу потока реакционной массы и наружным диаметром, равным диаметру трубы на выходе (Авт. св. СССР №1088781, Кожухотрубный реактор, В01J 19/00, 1984 г.).The closest technical solution for the totality of common features to the claimed object and adopted as a prototype is a shell-and-tube reactor for conducting nonisothermal reactions, consisting of a body with a tube bundle fixed in tube sheets, and nozzles for the inlet and outlet of the reaction mass and coolant, each pipe the tube bundle is made of three or more tubes of equal length, the diameter of which increases along the flow of the reaction mass or conically expanding along the flow of the reaction mass, and e is provided arranged on its outer surface ribs with a height that decreases along the flow of the reaction mass and an outer diameter equal to the diameter of the tube outlet (Ed. St. USSR №1088781, shell and tube reactor V01J 19/00, 1984 YG).
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится сложность изготовления таких секционных трубок с разным диаметром в каждой секции или конически расширяющихся трубок.The reasons that impede the achievement of a given technical result include the complexity of manufacturing such sectional tubes with different diameters in each section or conically expanding tubes.
Техническим результатом предлагаемого кожухотрубного реактора является упрощение конструкции за счет применения цилиндрических труб в трубном пучке и создания в каждой цилиндрической трубе площади сечения, увеличивающейся по ходу потока реакционной массы.The technical result of the proposed shell-and-tube reactor is to simplify the design by using cylindrical pipes in the tube bundle and creating in each cylindrical pipe a cross-sectional area that increases along the flow of the reaction mass.
Поставленный технический результат достигается тем, что в кожухотрубном реакторе для проведения неизотермических реакций, состоящем из корпуса с пучком труб, закрепленных в трубных решетках, и патрубков для входа и выхода реакционной массы и теплоносителя, при этом каждая труба трубного пучка выполнена цилиндрической и снабжена симметрично установленными на внутренней поверхности пластинами треугольной формы с основанием у нижнего торца.The technical result is achieved by the fact that in a shell-and-tube reactor for conducting nonisothermal reactions, consisting of a body with a tube bundle fixed in the tube sheets and nozzles for the inlet and outlet of the reaction mass and coolant, each tube tube is cylindrical and equipped with symmetrically mounted on the inner surface with triangular-shaped plates with a base at the bottom end.
Выполнение труб трубного пучка цилиндрическими значительно упрощает конструкцию кожухотрубного реактора, так как именно такие трубы широко используются в кожухотрубных аппаратах. Кроме того для установки цилиндрических труб можно использовать одинаковые верхнюю и нижнюю трубные решетки, что также упрощает конструкцию кожухотрубного реактора.The execution of the tube bundle cylindrical pipes greatly simplifies the design of the shell-and-tube reactor, since such pipes are widely used in shell-and-tube apparatuses. In addition, for the installation of cylindrical pipes, the same upper and lower tube sheets can be used, which also simplifies the design of the shell and tube reactor.
Симметричная установка на внутренней поверхности каждой цилиндрической трубы пластин треугольной формы с основанием у нижнего торца позволяет внутри каждой цилиндрической трубы создать переменное сечение, постепенно увеличивающееся по ходу потока реакционной массы, что обеспечивает наибольшую скорость реакционной массы на входе в трубы трубного пучка и ее постепенное снижение по мере продвижения к выходу из трубы. Большие скорости реакционной массы на входе в трубы трубного пучка в свою очередь увеличивают коэффициент теплоотдачи. Так как на входе в трубы трубного пучка концентрации реагирующих компонентов в реакционной массе наибольшие, то тепловыделение в экзотермической реакции или теплопоглощение в эндотермической реакции тоже будут наибольшие, и высокое значение коэффициента теплоотдачи будет способствовать хорошему переносу выделяющегося тепла реакции через поверхность трубы и пластин к хладагенту в межтрубное пространство к хладагенту при экзотермической реакции, или переносу тепла через стенку трубы и пластин от теплоносителя в межтрубном пространстве к реакционной массе при эндотермической реакции.The symmetrical installation of triangular-shaped plates on the inner surface of each cylindrical pipe with a base at the lower end allows one to create a variable cross-section inside each cylindrical pipe, gradually increasing along the flow of the reaction mass, which ensures the highest reaction mass velocity at the inlet of the tube bundle and its gradual decrease in as you move out of the pipe. The high reaction mass velocities at the inlet to the tube bundle tubes in turn increase the heat transfer coefficient. Since the concentrations of reacting components in the reaction mass are greatest at the inlet to the tubes of the tube bundle, the heat release in the exothermic reaction or the heat absorption in the endothermic reaction will also be the highest, and a high heat transfer coefficient will contribute to a good transfer of the reaction heat released through the surface of the pipe and plates to the refrigerant in annulus to the refrigerant during an exothermic reaction, or heat transfer through the wall of the pipe and plates from the coolant in the annulus tve to the reaction mass during the endothermic reaction.
Постепенное уменьшение ширины треугольных пластин по мере движения реакционной массы к выходу из трубного пучка приводит к увеличению сечения, в котором движется реакционная масса, и снижению коэффициента теплоотдачи, но и тепловыделение или теплопоглощение за счет реакции постепенно по мере уменьшения концентрации реагирующих компонентов также уменьшается. Поэтому меньшему количеству выделившейся или поглощенной тепловой энергии за счет реакции будет соответствовать меньший коэффициент теплоотдачи.A gradual decrease in the width of the triangular plates as the reaction mass moves to the exit from the tube bundle leads to an increase in the cross section in which the reaction mass moves and a decrease in the heat transfer coefficient, but the heat release or heat absorption due to the reaction also gradually decreases as the concentration of reacting components decreases. Therefore, a smaller amount of released or absorbed thermal energy due to the reaction will correspond to a lower heat transfer coefficient.
Симметричная установка пластин треугольной формы на внутренней поверхности каждой трубы позволяет равномерно использовать поверхность труб и пластин для теплопереноса.The symmetrical installation of triangular-shaped plates on the inner surface of each pipe makes it possible to evenly use the surface of pipes and plates for heat transfer.
На фиг.1 изображен общий вид кожухотрубного реактора с цилиндрическими трубами в трубном пучке, на фиг.2 - вид сверху на цилиндрическую трубу с установленными в ней пластинами треугольной формы с основанием у нижнего торца, на фиг.3 - пластина треугольной формы.Figure 1 shows a General view of a shell-and-tube reactor with cylindrical tubes in a tube bundle, Figure 2 is a top view of a cylindrical tube with triangular-shaped plates mounted in it with a base at the lower end, and Fig. 3 is a triangular-shaped plate.
Кожухотрубный реактор состоит из корпуса 1 с патрубками входа 2 и выхода 3 теплоносителя в межтрубном пространстве, патрубков входа 4 и выхода 5 реакционной массы, трубных решеток 6, в которых закреплены цилиндрические трубы 7 трубного пучка. Внутри каждой цилиндрической трубы 7 симметрично установлены пластины 8 треугольной формы с основанием у нижнего торца. При проведении каталитических процессов внутри каждой трубы 7 засыпаны зерна или гранулы катализатора 9.The shell-and-tube reactor consists of a casing 1 with nozzles of the inlet 2 and outlet 3 of the coolant in the annulus, nozzles of the inlet 4 and outlet 5 of the reaction mass, tube sheets 6, in which cylindrical tubes 7 of the tube bundle are fixed. Inside each cylindrical pipe 7 there are symmetrically mounted triangular-shaped plates 8 with a base at the lower end. When carrying out catalytic processes, inside each pipe 7 grains or granules of catalyst 9 are filled.
Кожухотрубный реактор работает следующим образом.The shell-and-tube reactor operates as follows.
Исходный поток реакционной массы подается по патрубку 4 в цилиндрические трубы 7 трубного пучка. На входе в трубы 7, где концентрация реагирующих компонентов в сырье наибольшая, выделение тепла в экзотермической реакции или его поглощение в эндотермической реакции максимально.The initial flow of the reaction mass is supplied through pipe 4 to cylindrical tubes 7 of the tube bundle. At the entrance to the pipe 7, where the concentration of the reacting components in the feed is the highest, heat generation in the exothermic reaction or its absorption in the endothermic reaction is maximized.
Однако на входе в трубы 7 площадь сечения, в котором движется реакционная масса наименьшая, так как его часть занимают пластины 8 треугольной формы с основанием у нижнего торца, то есть на входе реакционной массы. Наименьшей площади сечения на входе в трубы трубного пучка соответствует наибольшая скорость реакционной массы, а значит, наибольшая теплоотдача от реакционной массы к стенкам трубы 7 и пластин 8 в экзотермической реакции или от стенок трубы 7 и пластин 8 в эндотермической реакции.However, at the entrance to the pipes 7, the cross-sectional area in which the reaction mass moves is the smallest, since its part is occupied by triangular-shaped plates 8 with a base at the lower end, that is, at the entrance of the reaction mass. The smallest cross-sectional area at the entrance to the tube bundle pipes corresponds to the highest reaction mass rate, and therefore, the highest heat transfer from the reaction mass to the walls of the pipe 7 and plates 8 in the exothermic reaction or from the walls of the pipe 7 and plates 8 in the endothermic reaction.
По мере продвижения реакционной массы от входа к выходу площадь сечения увеличивается, а скорость реакционной массы уменьшается, соответственно уменьшается коэффициент теплоотдачи. Однако и тепловыделение в экзотермической или теплопоглощение в эндотермической реакции также уменьшается за счет уменьшения концентрации реагирующих веществ реакционной массы. Продукты реакции выходят из корпуса 1 через выходной патрубок 5. Теплоноситель поступает в межтрубное пространство по патрубку 2, а выходит по патрубку 3.As the reaction mass moves from entrance to exit, the cross-sectional area increases, and the reaction mass velocity decreases, and the heat transfer coefficient decreases accordingly. However, the heat release in exothermic or heat absorption in the endothermic reaction also decreases due to a decrease in the concentration of reacting substances of the reaction mass. The reaction products exit the housing 1 through the outlet pipe 5. The coolant enters the annulus through the pipe 2, and exits through the pipe 3.
Симметричная установка на внутренней поверхности каждой цилиндрической трубы 7 трубного пучка пластин треугольной формы с основанием у нижнего торца, то есть на входе потока реакционной массы позволяет выравнивать профиль температуры по высоте труб реактора, снизить абсолютное значение температуры на 2-5%, увеличить степень конверсии на 0,8%, предотвратить термическую деструкцию исходных веществ и продуктов реакции и термическую дезактивацию катализатора 9 без установки специальных приборов контроля температуры по длине труб и регулирования подачи реакционной массы, что упрощает конструкцию труб трубного пучка и их эксплуатацию, а также позволяет использовать обычные цилиндрические трубы равного диаметра по высоте, но постепенно увеличивать по их высоте площадь сечения, через которое движется реакционная масса.The symmetrical installation on the inner surface of each cylindrical pipe 7 of a tube bundle of plates of triangular shape with a base at the bottom end, that is, at the inlet of the reaction mass stream, makes it possible to align the temperature profile with the height of the reactor tubes, reduce the absolute temperature by 2-5%, increase the degree of conversion by 0.8%, prevent thermal degradation of the starting materials and reaction products and thermal deactivation of the catalyst 9 without installing special temperature control devices along the length of the pipes and regulating feeding the reaction mass, which simplifies the design of the tube bundle pipes and their operation, and also allows the use of ordinary cylindrical pipes of equal diameter in height, but gradually increase in their height the cross-sectional area through which the reaction mass moves.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011105426/05U RU106140U1 (en) | 2011-02-14 | 2011-02-14 | SHELL-TUBE REACTOR |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011105426/05U RU106140U1 (en) | 2011-02-14 | 2011-02-14 | SHELL-TUBE REACTOR |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU106140U1 true RU106140U1 (en) | 2011-07-10 |
Family
ID=44740582
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011105426/05U RU106140U1 (en) | 2011-02-14 | 2011-02-14 | SHELL-TUBE REACTOR |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU106140U1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU173767U1 (en) * | 2017-05-11 | 2017-09-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | SHELL-TUBE REACTOR |
-
2011
- 2011-02-14 RU RU2011105426/05U patent/RU106140U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU173767U1 (en) * | 2017-05-11 | 2017-09-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | SHELL-TUBE REACTOR |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2673839C2 (en) | Catalytic installation | |
RU2265480C2 (en) | Reactor for realization of the exothermic or endothermic heterogeneous reactions and a method of its production | |
JP2012528004A (en) | Downflow reactor mixing equipment | |
CN108014730B (en) | Microreactor and chemical production system | |
US11192081B2 (en) | Bayonet catalytic reactor | |
CN109395667B (en) | Axial-radial reactor for synthesizing dimethyl oxalate through CO carbonylation coupling | |
RU2627389C2 (en) | Catalytic reactor with washing apparatus equipped with nozzle for tangential impurity of wetting fluid environment method of application of reactor and method of manufacturing reactor | |
JP2012521960A (en) | Steam reformer with passive heat flux control element | |
ITMI20002712A1 (en) | REACTOR FOR CARRYING OUT EXOTHERMAL OR ENDOTHERMAL HETEROGENEOUS REACTIONS | |
RU2372572C2 (en) | Heat-exchange apparatus (versions) | |
RU106140U1 (en) | SHELL-TUBE REACTOR | |
CN105833804A (en) | Steam rising type radial-flow reactor | |
CN105413592A (en) | Combined type fixed bed reactor and device formed thereby | |
US7186389B2 (en) | Method for carrying out chemical reactions in pseudo-isothermal conditions | |
RU114425U1 (en) | SHELL-TUBE REACTOR | |
CN213254347U (en) | Tube array reactor with flow guide | |
RU124187U1 (en) | SHELL-TUBE REACTOR | |
RU173767U1 (en) | SHELL-TUBE REACTOR | |
RU88287U1 (en) | SHELL-TUBE REACTOR | |
RU133436U1 (en) | SHELL-TUBE REACTOR | |
RU2652222C1 (en) | Multi-channel micro-reactor | |
RU2636507C1 (en) | Shell-tube catalytic reactor | |
RU2716797C2 (en) | Catalytic reactor | |
US11667728B1 (en) | Reactor and processes for endothermic reactions at high temperatures | |
RU101162U1 (en) | HEAT EXCHANGE DEVICE |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20110805 |