RU1780825C - Radial chemical reactor - Google Patents

Radial chemical reactor

Info

Publication number
RU1780825C
RU1780825C SU904808352A SU4808352A RU1780825C RU 1780825 C RU1780825 C RU 1780825C SU 904808352 A SU904808352 A SU 904808352A SU 4808352 A SU4808352 A SU 4808352A RU 1780825 C RU1780825 C RU 1780825C
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
reactor
distribution
hollow
channel
catalyst bed
Prior art date
Application number
SU904808352A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Владимирович Сорокин
Original Assignee
Институт ядерной энергетики АН БССР
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Институт ядерной энергетики АН БССР filed Critical Институт ядерной энергетики АН БССР
Priority to SU904808352A priority Critical patent/RU1780825C/en
Application granted granted Critical
Publication of RU1780825C publication Critical patent/RU1780825C/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/0207Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid flow within the bed being predominantly horizontal

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)

Abstract

Область использовани : химическое машиностроение , в частности реакторы радиального типа со слоем катализатора. Сущность изобретени : реактор включает слой катализатора, внешнюю и внутреннюю цилиндрические решетки, торцевые стенки, корпус, распределительный канал, ресивер, вытеснительный стержень, отводной канал, выходной патрубок, патрубок подвода, распределительный коллектор, полые образующие , собирающий коллектор и патрубки отвода охлаждающей среды. Смесь реагентов из ресивера через распределительный канал поступает в слой катализатора, откуда продукты реакции, охлажденные на внутренней цилиндрической решетке, поступают в отводной канал и через выходной патрубок вывод тс  из реактора. Охлаждающа  среда через патрубки и распределительный коллектор поступает в полые образующие внутренней цилиндрической решетки и через собирающий коллектор и патрубки отвода отводитс  из реактора. 1 з. п. ф-лы, 3 ил. сл СField of use: chemical engineering, in particular radial type reactors with a catalyst bed. SUMMARY OF THE INVENTION: A reactor includes a catalyst bed, an external and an internal cylindrical grating, end walls, a housing, a distribution channel, a receiver, a displacement rod, a discharge channel, an output pipe, a supply pipe, a distribution manifold, hollow generators, a collecting manifold, and pipes for removing a cooling medium. The mixture of reagents from the receiver through the distribution channel enters the catalyst bed, from where the reaction products, cooled on the inner cylindrical grating, enter the outlet channel and are led out of the reactor through the outlet pipe. The cooling medium through the nozzles and the distribution manifold enters the hollow generators of the inner cylindrical grate and is discharged from the reactor through the collecting manifold and the discharge nozzles. 1 s P. f-ly, 3 ill. sl c

Description

Изобретение относитс  к химическому машиностроению, в частности к реакторам радиального типа со слоем катализатора, расположенным между двум  цилиндрическими коаксиальными решетками и продуваемым реагентами в радиальном направлении.The invention relates to chemical engineering, in particular to radial type reactors with a catalyst bed located between two cylindrical coaxial grids and blown reactants in the radial direction.

Известен химический реактор радиального типа, содержащий два коаксиальных перфорированных цилиндра, кольцевое пространство между которыми заполнено твердым зернистым материалом, и распределительное устройство дл  газа.A radial type chemical reactor is known comprising two coaxial perforated cylinders, the annular space between which is filled with solid granular material, and a gas distribution device.

В этом реакторе минимально приемлемый уровень выхода продуктов достигаетс  за счет компенсации осевой неравномерности распределени  газа путем установки распределительного устройства.In this reactor, a minimum acceptable level of product yield is achieved by compensating for axial unevenness in gas distribution by installing a switchgear.

Недостатками реактора  вл ютс  неустойчивость к тепловым возмущени м, сложность конструкции, малый выход продукта .The disadvantages of the reactor are instability to thermal disturbances, design complexity, and low product yield.

Известен химический реактор радиального типа, включающий цилиндрический корпус, коаксиальноустановленную кольцевую корзинку с катализатором, внутри которой размещено центральное тело вращени .A radial type chemical reactor is known including a cylindrical body, a coaxially mounted annular basket with a catalyst, inside which a central body of revolution is placed.

В этом реакторе повышение выхода продукции достигаетс  за счет повышени  устойчивости работы путем выравнивани  перепада давлени  в радиальном направлении за счет размещени  центрального тела вращени .In this reactor, an increase in the yield is achieved by increasing the stability of the work by equalizing the differential pressure in the radial direction by positioning the central body of revolution.

Недостатком реактора  вл ютс  относительно малый выход продукта, гидро- и термомеханическа  неустойчивость работы.The disadvantage of the reactor is its relatively low product yield, hydro and thermomechanical instability of operation.

Ближайшим техническим решением к предлагаемому, прин тому за прототип,  вл етс  химический реактор радиального типа , содержащий слой катализатора, ограниченный двум  коаксиальными цилиндрическими решетками, распределительный и отводной каналы.The closest technical solution to the proposed one, accepted as a prototype, is a radial type chemical reactor containing a catalyst layer bounded by two coaxial cylindrical gratings, distribution and discharge channels.

В этом реакторе повышение устойчивости работы осуществл етс  путем выравнивани  перепада давлени  в радиальном направлении за счет профилировани  как распределительного,так и отводного каналов .In this reactor, an increase in operational stability is achieved by equalizing the differential pressure in the radial direction by profiling both the distribution and the discharge channels.

Недостатком такого реактора  вл етс  малый выход продуктов из-за возникновени  термомех анической неустойчивости, т. к. выравнивание перепада давлени  в радиальном направлении оказывает лишь косвенное вли ние на тепловую устойчивость.The disadvantage of such a reactor is the low yield of products due to the occurrence of thermomechanical instability, since equalization of the differential pressure in the radial direction only has an indirect effect on thermal stability.

Целью насто щего изобретени   вл етс  повышение выхода получаемой продукции путем снижени  веро тности возникновени  термомеханической неустойчивости ,The aim of the present invention is to increase the yield of products by reducing the likelihood of thermomechanical instability,

Указанна  цель достигаетс  тем, что элементы, образующие внутреннюю цилиндрическую решетку, выполнены полыми.This goal is achieved in that the elements forming the inner cylindrical grid are hollow.

Выполнение элементов, образующих внутреннюю цилиндрическую решетку, полыми  вл етс  основным отличительным признаком за вл емого решени  от прототипа и обуславливает соответствие критерию новизна.The implementation of the elements forming the inner cylindrical lattice, hollow is the main distinguishing feature of the claimed decision from the prototype and determines compliance with the criterion of novelty.

Сравнение за вл емого решени  не только с прототипом, но и с другими техническими решени ми в данной области техники позвол ет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с существенными отличительными признаками за вл емого реактора, и признать за вл емое решение соответствующими критерию существенные отличи .Comparison of the claimed solution not only with the prototype, but also with other technical solutions in the art allows us to conclude that they do not have features similar to the essential distinguishing features of the claimed reactor, and to recognize for the declared solution the essential criteria distinguish.

Кратка  физическа  сущность изобретени .SUMMARY OF THE INVENTION

Рассмотрим течение реагентов сквозь засыпку катализатора при условии, что .реакци  экзотермическа . Незначительное локальное возрастание температуры (вызванное , например, неоднородностью засыпки ) приведет к росту в зкости и уменьшению плотности газа. Это вызовет повышение местного гидравлического сопротивлени  участка и уменьшение массовой скорости фильтрации через него, что способствует дальнейшему росту температуры и сопротивлени  и так далее, В засыпке возникает участок с повышенной относительно оптимальной (расчетной) температурой . Вследствие посто нства расхода реагентов, вокруг перегретой областиConsider the flow of reagents through the filling of the catalyst, provided that the reaction is exothermic. An insignificant local increase in temperature (caused, for example, by inhomogeneous filling) will lead to an increase in viscosity and a decrease in gas density. This will cause an increase in the local hydraulic resistance of the section and a decrease in the mass filtration rate through it, which contributes to a further increase in temperature and resistance, and so on. In the backfill, a section with an increased relatively optimal (calculated) temperature appears. Due to the constant consumption of reagents around the overheated area

происходит увеличение скорости фильтрации относительно расчетной и, св занное с этим, локальное уменьшение температуры ниже оптимальной. Возмущение нарастаетthere is an increase in the filtration rate relative to the calculated one and, associated with this, a local decrease in temperature below the optimum. Indignation grows

пока процессы противоположного характера (теплопроводность, конвективный и лучистый перенос) не стабилизируют ситуацию. Следует подчеркнуть, что подобна  термо;- механическа  неустойчивость существенноwhile processes of the opposite nature (thermal conductivity, convective and radiant transfer) stabilize the situation. It should be emphasized that it is similar to thermo; - mechanical instability is essentially

про вл етс  лишь в аппаратах радиального типа: в которых сочетаетс  наличие зажатого между двум  решетками зернистого сло  и радиальной прокачки газа. Стесненность сло  резко ослабл ет конвективные процессы , а равномерность радиальной раздачи сильно зависит от.гидравлических характеристик зернистого сло . В аппаратах других типов - кип щего сло , аксиальных со свободной зернистой засыпкой (с одной решеткой ) гор чие п тна обычно разрушаютс  конвекцией еще до своего существенного про влени .manifests itself only in radial-type apparatuses: in which the presence of a grained layer sandwiched between two gratings and radial gas pumping is combined. The tightness of the layer sharply weakens convective processes, and the uniformity of the radial distribution strongly depends on the hydraulic characteristics of the granular layer. In apparatuses of other types — a fluidized bed, axial with a free granular backfill (with one grating), hot spots are usually destroyed by convection even before their significant manifestation.

Протекание реакции при нерасчетной температуре приводит к снижению выходаThe reaction at non-calculated temperature leads to a decrease in yield

получаемой продукции. Количественно эффект термомеханической неустойчиЕюсти определ етс  по величине превышена температурь в гор чей области над средней в аппарате. Это превышение определ етс  вreceived products. Quantitatively, the effect of thermomechanical instability is determined by the excess of the temperature in the hot region over the average in the apparatus. This excess is determined in

конечном итоге разностью температур входа и выхода газа из реактора. Поэтому охлаждение продуктов реакции на выходе приведет к уменьшению веро тности возникновени  термомеханической-неустойчивости и, следовательно, повышению выхода получаемой продукции.ultimately the temperature difference between the inlet and outlet of the gas from the reactor. Therefore, cooling the reaction products at the outlet will reduce the likelihood of thermomechanical instability and, therefore, increase the yield of the resulting product.

Охлаждение продуктов реакции происходит при взаимодействии с внутренней цилиндрической решеткой, выполненной вThe reaction products are cooled by interacting with an internal cylindrical lattice made in

виде полых элементов, установленных по образующим и соединенных посредством коллекторов с патрубками подвода и отвода хладоагента. Если в качестве полых элементов использовать пр мые трубы с разовымin the form of hollow elements installed along generators and connected by means of collectors with nozzles for supplying and removing refrigerant. If you use straight pipes with a single

проходом хладоагента, то в нижней части реактора охлаждение будет более эффективным чем в верхней из-за большего перепада температур между хладоагентом и продуктами реакции. Поэтому выполнениеthe passage of the refrigerant, then in the lower part of the reactor, cooling will be more efficient than in the upper because of the greater temperature difference between the refrigerant and the reaction products. Therefore execution

полых элементов в виде змеевиков с несколькими проходами теплоносител  позвол т существенно повысить равномерность охлаждени  решетки и снизить веро тностьhollow elements in the form of coils with several passages of the coolant can significantly increase the uniformity of cooling the grating and reduce the likelihood

возникновени  термомеханической неустойчивости .occurrence of thermomechanical instability.

Принципиальна  схема химического ре-актора радиального типа представлена на фиг. 1 (разрез вдоль продольной оси); на фиг. 2 - сечение внутренней цилиндрической решетки ; ча фиг. 3- устройство полыхA schematic diagram of a radial type chemical reactor is shown in FIG. 1 (section along the longitudinal axis); in FIG. 2 - section of an internal cylindrical lattice; FIG. 3- hollow device

элементов внутренней цилиндрической решетки в виде змеевиков .elements of the inner cylindrical lattice in the form of coils.

Химический реактор радиального типа включает: слой катализатора 1, внешнюю 2 и внутреннюю 3 цилиндрические решетки, торцовые стенки 4, корпус 5, распределительный канал б, ресивер 7, вытеснитель- ный стержень 8, отводной канал 9, выходной патрубок 10, патрубок подвода 11, распределительный коллектор охлаждающего газа 12, полые образующие элементы 13 (в виде змеевиков), собирающий коллектор 14 и патрубки отвода охлаждающего газа 15.A radial type chemical reactor includes: a catalyst layer 1, an external 2 and an internal 3 cylindrical gratings, end walls 4, a housing 5, a distribution channel b, a receiver 7, a displacement rod 8, a discharge channel 9, an outlet pipe 10, an inlet pipe 11, distribution manifold of cooling gas 12, hollow forming elements 13 (in the form of coils), collecting manifold 14 and branch pipes of the cooling gas outlet 15.

Слой катализатора 1 расположен между внешней 2 и внутренней 3 коаксиальными цилиндрическими решетками и торцевыми стенками 4 в корпусе 5 так, что между внутренней поверхностью корпуса 5 и внешней цилиндрической решеткой 2 образуетс  кольцевой распределительный канал б, соединенный с ресивером 7. Объем, ограниченный внутренней цилиндрической решеткой 3 и вытеснительным стержнем 8 образует кольцевой отводной канал 9, соединенный с выходным патрубком 10. Патрубки подвода охлаждающего газа 11 соединены через распределительный коллектор 12 с полыми образующими 13 внутренней цилиндрической решетки 3. В верхней части корпуса 5 полые образующие 13 через собирающий коллектор 14 соединен с патрубками отвода 15 охлаждающего газа.The catalyst layer 1 is located between the outer 2 and inner 3 coaxial cylindrical gratings and the end walls 4 in the housing 5 so that between the inner surface of the housing 5 and the outer cylindrical grate 2 an annular distribution channel b is formed, connected to the receiver 7. The volume limited by the inner cylindrical grate 3 and the displacement rod 8 forms an annular outlet channel 9 connected to the outlet pipe 10. The cooling gas supply pipes 11 are connected through a distribution manifold 12 sec. bubbled generators 13 of the inner cylindrical screen 3. At the top of the hollow body 5 forming a collecting manifold 13 through 14 is connected to the discharge nozzles 15 of the cooling gas.

Реактор работает следующим образом. Смесь реагентов из ресивера 7 через распределительный канал 6 поступает в слой катализатора 1, откуда смесь продуктов реакции , охлажденных на полых элементах 13 внутренней цилиндрической решетки 3, поступает в отводной канал 9 и через патрубок 10 выводитс  из реактора. Охлаждающий газ поступает через патрубки 11 в распределительный коллектор 12, нагреваетс  внутри полых элементов 13, собираетс  в коллекторе 14 и через патрубок 15 выходит из реактора.The reactor operates as follows. The mixture of reagents from the receiver 7 through the distribution channel 6 enters the catalyst bed 1, from where the mixture of reaction products cooled on the hollow elements 13 of the inner cylindrical grating 3 enters the outlet channel 9 and is discharged from the reactor through the pipe 10. The cooling gas enters through the nozzles 11 into the distribution manifold 12, is heated inside the hollow elements 13, is collected in the manifold 14 and exits the reactor through the nozzle 15.

В химическом реакторе радиального типа предлагаемой конструкции проводились, эксперименты по получению формальдегида из метанола на серебросодержащем катализаторе . Диаметр рабочей зоны реактора равен 200мм, высота 100 и 200 мм. Охлаждение внутренней цилиндрической решетки осуществл лось за счет принудительной циркул ции охлаждающей водыIn a radial type chemical reactor of the proposed design, experiments were carried out to obtain formaldehyde from methanol on a silver-containing catalyst. The diameter of the working zone of the reactor is 200 mm; the height is 100 and 200 mm. The cooling of the inner cylindrical lattice was carried out due to forced circulation of cooling water

внутри полых элементов в виде змеевиков, установленных по образующим.inside hollow elements in the form of coils installed along generators.

Реакционна  смесь, содержаща  35% метанола, 14% кислорода и 51% инертных 5 гззов поступает в слой катализатора, представл ющий собой шарики диаметром Т мм напыленные серебром. В слое катализатора протекает реакци , в результате каждой образуетс  смесь, содержаща  формальдегид,The reaction mixture, containing 35% methanol, 14% oxygen and 51% inert 5 gzz, enters the catalyst bed, which is a T mm diameter bead sprayed with silver. A reaction takes place in the catalyst bed, which each results in a mixture containing formaldehyde,

0 водород, непрореагировавший метанол, кислород, воду, углекислый и инертные газы .0 hydrogen, unreacted methanol, oxygen, water, carbon dioxide and inert gases.

В случае отсутстви  охлаждени  внутренней цилиндрической решетки выходIf there is no cooling of the internal cylindrical grate, the output

5 формальдегида составил 31 %. При наличии охлаждени  выход формальдегида увеличилс  на 0,5% при высоте рабочей зоны реактора 100 мм и на 0,8-1% при высоте рабочей зоны 200 мм.5 formaldehyde was 31%. With cooling, the yield of formaldehyde increased by 0.5% at a height of the working zone of the reactor of 100 mm and by 0.8-1% at a height of the working zone of 200 mm.

0 Таким образом, использование изобретени  по сравнению с прототипом позволит повысить выход поЯуЧаемот продукции на 0,5-1%.0 Thus, the use of the invention in comparison with the prototype will increase the yield by 0.5-1%.

Выполнение элементов, образующихExecution of elements forming

5 внутреннюю цилиндрическую решетку, позвол ет по сравнению с прототипом обеспечить следующие тех.ник о-экономические преимущества: повысить выход получаемой продукции на 0,5-1 %.5, the internal cylindrical grating allows, in comparison with the prototype, to provide the following technician o-economic advantages: to increase the yield of products by 0.5-1%.

0 Кроме того, дополнительным положительным эффектом будет:0 In addition, an additional positive effect will be:

-возможность закалки продуктов реакции;-the possibility of hardening reaction products;

-снижение гидравлических потерь в от- 5 водном канале за счет охлаждени  стенки;- reduction of hydraulic losses in the outlet channel 5 due to wall cooling;

-повышение динамической устойчивости течени  в отводном канале за счет снижени  возмущающего вли ни  притока массы,-increasing the dynamic stability of the flow in the outlet channel by reducing the disturbing effect of the mass influx,

Claims (2)

1.Химический реактор радиального типа , содержащий коаксиально размещенные решетки, между которыми расположен катализатор , распределительный и отводной ка5 налы, отличающийс  тем, что, с целью повышени  выхода продукта за счет снижени  веро тности возникновени  термомеханической неустойчивости, внутренн   цилиндрическа  решетка выполнена в виде1. A radial type chemical reactor containing coaxially placed gratings, between which a catalyst is located, distribution and discharge channels, characterized in that, in order to increase the yield of the product by reducing the likelihood of thermomechanical instability, the inner cylindrical grate is made in the form 0 полых элементов, установленных по образующим и соединенных посредством коллекторов с патрубками подвода и отвода хладоагента.0 hollow elements installed along generators and connected by means of manifolds to the inlet and outlet pipes of the refrigerant. 2.Реактор по п. 1,отличающийс  5 тем, что полые элементы выполнены в виде2. The reactor according to claim 1, characterized in that the hollow elements are made in the form змеевиков.coils. / //// Г х Pi s / /G x Pi s / / 15fifteen 11eleven / //// / //// / / / ///// // II Фиг 1Fig 1
SU904808352A 1990-04-02 1990-04-02 Radial chemical reactor RU1780825C (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU904808352A RU1780825C (en) 1990-04-02 1990-04-02 Radial chemical reactor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU904808352A RU1780825C (en) 1990-04-02 1990-04-02 Radial chemical reactor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU1780825C true RU1780825C (en) 1992-12-15

Family

ID=21505094

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU904808352A RU1780825C (en) 1990-04-02 1990-04-02 Radial chemical reactor

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU1780825C (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР № 582826, кл. В 01 J 8/04, 1974. Авторское свидетельство СССР № 778776, кл. В 01J 8/04, 1976. Авторское свидетельство СССР № 1391697, кл. В 01 J 8/04,1986 (прототип). *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2407907C (en) Reactor for exothermic or endothermic heterogeneous reactions
SU1075947A3 (en) Apparatus for conducting endothermic reactions
US5817286A (en) Processes for the synthesis of hydrogen cyanide
JPS5839572B2 (en) Reactor and its use
CA1074084A (en) Radial-flow reactor for the synthesis of ammonia with production of high-thermal-level steam
KR20000023179A (en) Catalytic vapor-phase oxidation method and shell-and-tube reactor
KR100450234B1 (en) Catalytic oxidation reactor with enhanced heat exchanging system
JPH0638906B2 (en) Exothermic reaction processes and equipment
US4735780A (en) Ammonia synthesis converter
JPH0576748A (en) Method of nonadiabatic catalytic reaction and reactor therefor
US3516800A (en) Synthesis reaction apparatus equipped with means for temperature control of catalyst bed
EP0142170B1 (en) Ammonia synthesis converter
US4767791A (en) Process for synthesizing methanol with an optimal temperature profile using a concentric pipe reactor
CN109395667B (en) Axial-radial reactor for synthesizing dimethyl oxalate through CO carbonylation coupling
IL28758A (en) Reactor for the continuous performance of exothermic catalyzed reactions in the gas phase under high pressure
US6214296B1 (en) Method of catalytic reaction carried out near the optimal temperature and an apparatus for the method
US3932139A (en) Reactor for the catalytic ammonia synthesis at high temperatures and pressures
RU2074024C1 (en) Method for exothermic heterogeneous synthesis and reactor for its embodiment
RU1780825C (en) Radial chemical reactor
CN109111342A (en) A kind of water cooling methanol synthesizing process
US7186389B2 (en) Method for carrying out chemical reactions in pseudo-isothermal conditions
CA2118047C (en) Method of retrofitting a heterogeneous exothermic synthesis reactor
SU1637657A3 (en) Tubular reactor
EP0253350A2 (en) Ammonia synthesis converter
JPH0299134A (en) Improved system of reactor for methanol synthesis and reactor obtained therefrom