RU186248U1 - Кожухотрубный реактор - Google Patents
Кожухотрубный реактор Download PDFInfo
- Publication number
- RU186248U1 RU186248U1 RU2018131769U RU2018131769U RU186248U1 RU 186248 U1 RU186248 U1 RU 186248U1 RU 2018131769 U RU2018131769 U RU 2018131769U RU 2018131769 U RU2018131769 U RU 2018131769U RU 186248 U1 RU186248 U1 RU 186248U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tube
- shell
- bundle
- reactor
- outer diameter
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/24—Stationary reactors without moving elements inside
- B01J19/2415—Tubular reactors
- B01J19/244—Concentric tubes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/02—Chemical 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
- B01J8/06—Chemical 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 in tube reactors; the solid particles being arranged in tubes
Abstract
Предлагаемое техническое решение относится к кожухотрубным экзо- и эндотермическим каталитическим реакторам и может найти применение в химической, нефтехимической, нефте- и газоперерабатывающей промышленности.
Техническим результатом предлагаемой конструкции кожухотрубного реактора является увеличение производительности.
Технический результат достигается тем, что в кожухотрубном реакторе для проведения неизотермических каталитических процессов, состоящего из корпуса с пучком цилиндрических труб, закрепленных в трубных решетках, патрубков для входа и выхода реакционной массы и теплоносителя, дополнительного цилиндрического элемента со сквозной вертикальной прорезью по длине, установленного внутри каждой цилиндрической трубы трубного пучка, причем дополнительный цилиндрический элемент представляет собой трубку с перфорированным днищем и выполненную из материала, который обладает эффектом памяти, причем отношение наружного диаметра трубки к внутреннему диаметру трубы подчиняется условию
где d - наружный диаметр трубки, мм;
D - внутренний диаметр трубы трубного пучка, мм.
Description
Предлагаемое техническое решение относится к кожухотрубным экзо- и эндотермическим каталитическим реакторам и может найти применение в химической, нефтехимической, нефте- и газоперерабатывающей промышленности.
Известен кожухотрубный реактор для проведения экзотермических и эндотермических реакций, содержащий корпус, трубные решетки, пучки труб, внутри которых размещен катализатор, распределительные устройства, технологические патрубки, при этом каждое распределительное устройство выполнено в виде трубки с щелевыми прорезями в верхней части и установлено внутри каждой трубы у нижнего ее торца, причем распределительные трубки снабжены подвижными регулируемыми крышками, расположенными над щелевыми прорезями (Авт. св. СССР №1134230, B01J 8/00, 1985 г.).
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится сложность и длительность загрузки и выгрузки зерен катализатора в трубы трубного пучка. Это увеличивает время подготовительных операций, уменьшает основное время работы реактора, что в конечном итоге снижает производительность.
Известна конструкция кожухотрубного реактора для проведения неизотермических реакций, состоящего из корпуса с пучком цилиндрических труб, закрепленных в трубных решетках и снабженных симметрично установленными вертикальными ребрами, и патрубков для входа и выхода реакционной массы и теплоносителя, при этом каждое ребро выполнено из материала, обладающего эффектом памяти формы (патент РФ №173767, B01J 8/00, 2017 г.).
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится сложность и длительность засыпки зерен катализатора в каждую цилиндрическую трубу, а также удаление этих зерен после потери каталитических свойств в конце рабочего периода. Это уменьшает основное время реакции и в целом снижает производительность кожухотрубного реактора, в котором необходимо вести каталитические процессы на зернах катализатора, засыпанного в цилиндрические трубы.
Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков к заявляемому объекту и принятому за прототип, является конструкция кожухотрубного реактора для проведения неизотермических реакций, состоящего из корпуса с пучком цилиндрических труб, закрепленных в трубных решетках и снабженных симметрично установленными вертикальными ребрами, и патрубков для входа и выхода реакционной массы и теплоносителя, при этом в каждую трубу трубного пучка на входе в нее потока реакционной массы дополнительно установлена гильза с наружным диаметром, равным внутреннему диаметру трубы, причем гильза имеет сквозную вертикальную прорезь по длине и вертикальные ребра из вырезанной и отогнутой части боковой поверхности гильзы (патент на полезную модель РФ №124187, B01J 8/00, 2012 г.).
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится сложность использования известной конструкции кожухотрубного реактора в каталитических процессах, когда в каждую трубу необходимо загрузить зерна катализатора. Это длительная технологическая операция как и выгрузка зерен уже отработанного катализатора, что требует остановки работы реактора и в целом снижает активное время работы, а значит, производительность по целевому продукту неизотермической каталитической реакции.
Техническим результатом предлагаемой конструкции кожухотрубного реактора является увеличение производительности.
Поставленный технический результат достигается тем, что в кожухотрубном реакторе для проведения неизотермических каталитических процессов, состоящего из корпуса с пучком цилиндрических труб, закрепленных в трубных решетках, патрубков для входа и выхода реакционной массы и теплоносителя, дополнительного цилиндрического элемента со сквозной вертикальной прорезью по длине, установленного внутри каждой цилиндрической трубы трубного пучка, причем дополнительный цилиндрический элемент представляет собой трубку с перфорированным днищем и выполненную из материала, который обладает эффектом памяти, причем отношение наружного диаметра трубки к внутреннему диаметру трубы подчиняется условию
где d - наружный диаметр трубки, мм;
D - внутренний диаметр трубы трубного пучка, мм.
Выполнение дополнительного элемента в виде трубки с перфорированным днищем позволяет производить загрузки зерен катализатора заранее, а так как наружный диаметр трубки меньше внутреннего диаметра трубы, то трубку с катализатором можно быстро опускать внутрь трубы. Это уменьшает время подготовительных операций, связанных с загрузкой зерен катализатора в трубы трубного пучка. То же касается и выгрузки отработанного катализатора вместе с трубками. Уменьшение времени загрузки и выгрузки катализатора увеличивает основное время работы, а значит, увеличивает и производительность.
Выполнение трубки из материала, обладающего эффектом памяти, позволяет при росте температуры в процессе химической реакции каждой трубке деформироваться с увеличением наружного диаметра с d до внутреннего диаметра D трубы трубного пучка, а плотное прилегание боковой наружной поверхности гильзы к внутренней поверхности трубы трубного пучка обеспечивает хорошую теплопроводность между ними и теплоперенос от теплоносителя в межтрубном пространстве к реакционной массе в трубах при эндотермической реакции или теплоперенос от реакционной массы в трубах к хладагенту в межтрубном пространстве при экзотермической реакции, что позволяет поддерживать требуемую температуру реакционной массы в трубах, стабилизировать конверсию и выход продукта с большой производительностью.
Уменьшение нижнего предела заявляемого отношения (1), равного 0,92, может приводить к недостаточному увеличению наружного диаметра d до величины внутреннего диаметра D трубы трубного пучка и недостаточно плотному прилеганию наружной поверхности трубки к внутренней поверхности трубы трубного пучка, что ухудшает теплоотдачу и может привести к неустойчивости режима работы реактора по температуре, снижению качества продуктов реакции, необходимости дополнительных операций и затрат времени на разделение непрореагирующих компонентов и целевых продуктов реакции, а значит, уменьшению самой производительности.
Увеличение верхнего предела заявляемого отношения (1) и равного 0,96 уменьшает величину кольцевого зазора между трубкой с катализатором и трубой трубного пучка, что усложняет установку трубки внутри трубы трубного пучка, увеличивает время этой дополнительной операции, а значит, может привести к уменьшению основного времени работы реактора и снижению его производительности.
Наличие сквозной вертикальной прорези по всей длине трубки облегчает при нагревании расширение наружного диаметра трубки от размера d до размера D, соответствующего внутреннему диаметру трубы трубного пучка, что приводит к плотному прилеганию наружной поверхности трубки к внутренней поверхности каждой трубы трубного пучка и наоборот, при охлаждении от рабочей температуры в реакторе до нормальной при выводе реактора из работы сквозная вертикальная прорезь в трубке по всей ее длине облегчает возвращение наружного диаметра трубки от диаметра D до величины d. Это облегчает технологическую операцию удаления трубки с катализатором из трубы трубного пучка, снижает ее время, а значит, способствует увеличению основного времени работы реактора и его производительность.
На фиг. 1 изображена схема кожухотрубного реактора с трубкой в каждой трубе трубного пучка и зернами катализатора в трубках; на фиг. 2 - аксонометрический вид трубки.
Кожухотрубный реактор состоит из кожуха 1 с патрубками входа 2 и выхода 3 теплоносителя или хладагента в межтрубном пространстве, патрубками входа 4 и выхода 5 реакционной массы, трубных решеток 6, в которых закреплены цилиндрические трубы 7. Внутри каждой цилиндрической трубы 7 установлена дополнительная трубка 8, имеющая наружный диаметр d, подчиняющийся условию (1) по отношению к внутреннему диаметру D. Дополнительная трубка 8 имеет сквозную вертикальную прорезь 9 и перфорированное днище 10 с размером отверстий меньшим размера зерен катализатора 11, засыпанного внутрь дополнительной трубки 8, чтобы зерна катализатора 11 не высыпались через эти отверстия. Один край сквозной вертикальной прорези 9 загнут внутрь другого края этой прорези, чтобы зерна катализатора 11 не высыпались через эту прорезь 9.
Кожухотрубный реактор работает следующим образом.
Предварительно в дополнительные трубки 8 засыпают зерна катализатора 11. Дополнительные трубки 8 с катализатором 11 вставляют сверху вниз в каждую трубу 7 трубного пучка. Так как наружный диаметр d дополнительных трубок 8 меньше внутреннего диаметра D труб 7, то они легко устанавливаются внутри труб 7 при нормальной температуре. Патрубки 4 и 5 с крышками герметично закрепляют на трубных решетках 6. Исходный поток реакционной массы подается по патрубку 4 в дополнительные трубки 8 и трубы 7, а продукты реакции выводят из них по патрубку 5. Поток теплоносителя или хладагента подают по патрубку 2 в межтрубное пространство и выводят из него по патрубку 3.
Химическая реакция идет при температурах больших, чем нормальная температура. Под действием этой повышенной температуры реакции стенки дополнительных трубок 8 нагреваются, а так как они изготовлены из материала, обладающего эффектом памяти, то их наружный диаметр увеличивается с первоначального наружного диаметра d до внутреннего диаметра D труб 7 трубного пучка. В качестве материала, обладающего эффектом памяти могут быть использованы следующие сплавы: сталь 12Х18Н10Т, никель-алюминиевые с 36% никеля, феррум-никелевые с 29% никеля, феррум-марганцевые с 24% марганца, титан-никелевые с 33% никеля и другие (Физические эффекты в машиностроении. Справочник / Машиностроение / В.А. Лукьянец, З.И. Алмазова, Н.П. Бурмистров и др. / М.: Машиностроение, 1993, стр. 150).
Наружная поверхность трубки 8 прижимается к внутренней поверхности трубы 7. Это способствует увеличению теплопроводности между этими соприкасающимися поверхностями, увеличивает в целом теплопередачу и обеспечивает высокую производительность кожухотрубного реактора.
При необходимости остановки кожухотрубного реактора для замены отработанного катализатора подачу исходного потока реакционной массы прекращают. Реактор вместе с трубами 7 и трубками 8 с катализатором 11 охлаждается до нормальной температуры. Трубки 8, выполненные из материала, обладающего эффектом памяти, уменьшают наружный диаметр с размера внутреннего диаметра D труб 7 до наружного диаметра d трубки 8, что позволяет их свободно удалить вместе с зернами катализатора 11, высыпать из них отработанные зерна катализатора 11 и засыпать свежие. При этом другие трубки 8, заранее заполненные свежим катализатором 11, устанавливают в трубы 7.
Таким образом, установка в каждую трубу 7 трубного пучка дополнительного цилиндрического элемента в виде трубки 8 с зернами катализатора 11 и перфорированным днищем 10 с размером отверстий меньшим размера зерен катализатора 11 и имеющей сквозную вертикальную прорезь, позволяет упростить и ускорить загрузку и выгрузку зерен катализатора в каждую трубу 7 трубного пучка, а выполнение трубки 8 из материала, обладающего эффектом памяти, с наружным диаметром d, удовлетворяющим условию (1) по отношению к внутреннему диаметру D трубы 7 трубного пучка, способствует сохранению высокой теплопередачи между реакционной массой в трубах 7 и трубках 8 с катализатором 11 и теплоносителя в межтрубном пространстве, что в целом сокращает время подготовительных операций, связанных с засыпкой свежих зерен катализатора 11 в трубки 8 и удалением отработанных зерен, интенсивному протеканию реакций на зернах катализатора 11, увеличению основного времени реакции и как следствие увеличению производительности.
Claims (4)
- Кожухотрубный реактор для проведения неизотермических каталитических процессов, состоящий из корпуса с пучком цилиндрических труб, закрепленных в трубных решетках и снабженных дополнительными цилиндрическими элементами со сквозной вертикальной прорезью по длине, и патрубков для входа и выхода реакционной массы и теплоносителя, отличающийся тем, что дополнительный цилиндрический элемент выполнен из материала, обладающего эффектом памяти и представляет собой трубку с перфорированным днищем, причем отношение наружного диаметра трубки к внутреннему диаметру трубы подчиняется условию:
- где d - наружный диаметр трубки, мм;
- D - внутренний диаметр труб трубного пучка, мм.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018131769U RU186248U1 (ru) | 2018-09-03 | 2018-09-03 | Кожухотрубный реактор |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018131769U RU186248U1 (ru) | 2018-09-03 | 2018-09-03 | Кожухотрубный реактор |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU186248U1 true RU186248U1 (ru) | 2019-01-14 |
Family
ID=65020647
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018131769U RU186248U1 (ru) | 2018-09-03 | 2018-09-03 | Кожухотрубный реактор |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU186248U1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114797738A (zh) * | 2022-04-30 | 2022-07-29 | 河北兰升生物科技有限公司 | 改进的管式反应器、使用该管式反应器的生产设备及使用它们制备磺酰基化合物的方法 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1134230A1 (ru) * | 1982-04-15 | 1985-01-15 | Волгоградский Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт | Кожухотрубный реактор |
US20060024222A1 (en) * | 2004-07-30 | 2006-02-02 | Josef Dachs | Method and apparatus for carrying out exothermic gas phase reactions |
RU124187U1 (ru) * | 2012-05-22 | 2013-01-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Кожухотрубный реактор |
RU173767U1 (ru) * | 2017-05-11 | 2017-09-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Кожухотрубный реактор |
-
2018
- 2018-09-03 RU RU2018131769U patent/RU186248U1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1134230A1 (ru) * | 1982-04-15 | 1985-01-15 | Волгоградский Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт | Кожухотрубный реактор |
US20060024222A1 (en) * | 2004-07-30 | 2006-02-02 | Josef Dachs | Method and apparatus for carrying out exothermic gas phase reactions |
RU124187U1 (ru) * | 2012-05-22 | 2013-01-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Кожухотрубный реактор |
RU173767U1 (ru) * | 2017-05-11 | 2017-09-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Кожухотрубный реактор |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114797738A (zh) * | 2022-04-30 | 2022-07-29 | 河北兰升生物科技有限公司 | 改进的管式反应器、使用该管式反应器的生产设备及使用它们制备磺酰基化合物的方法 |
CN114797738B (zh) * | 2022-04-30 | 2024-04-02 | 兰升生物科技集团股份有限公司 | 改进的管式反应器、使用该管式反应器的生产设备及使用它们制备磺酰基化合物的方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US2887365A (en) | Catalytic reactor | |
TW201618857A (zh) | 裝置及方法 | |
US3431082A (en) | Tube furnace provided with filling bodies | |
RU186248U1 (ru) | Кожухотрубный реактор | |
JP2013518934A (ja) | 合成液体炭化水素の製造方法およびフィッシャー−トロプシュ合成用反応器 | |
US3694169A (en) | Low pressure-drop catalytic reactor | |
KR20140005752A (ko) | 모놀리스형 반응기 | |
CN101375125B (zh) | 具有改善的传热性能的反应器 | |
US3475136A (en) | Apparatus for effecting catalytic reactions at elevated pressures | |
DK159479B (da) | Apparat til gennemfoerelse af exotherme, katalytiske gasreaktioner til ammoniak- eller methanolsyntese | |
AU2018386998B2 (en) | Multi-bed catalytic converter | |
RU2717062C2 (ru) | Способ модернизации аммиачного конвертера | |
WO2009123151A1 (ja) | プレート式反応器、その製作方法、及びプレート式反応器を用いる反応生成物の製造方法 | |
CN113908778A (zh) | 装置和方法 | |
NO331665B1 (no) | Fremgangsmate og anordning for a bringe et elastisk fluid i kontakt med partikkelformet faststoff og fremgangsmate for a fylle et partikkelformet faststoff i et vertikalt ror | |
JP2004535286A5 (ru) | ||
US1707417A (en) | Synthetic production of ammonia | |
US1927286A (en) | Catalytic apparatus | |
DK149604B (da) | Katalytisk radialreaktor | |
US10500556B2 (en) | Radial flow horizontal catalytic reactor | |
US2492349A (en) | Carrying out catalytic reactions | |
JPH04243901A (ja) | メタルハイドライド装置 | |
US2406908A (en) | Apparatus for the manufacture of formaldehyde | |
US2280089A (en) | Catalytic converter and heat exchange unit therefor | |
RU124187U1 (ru) | Кожухотрубный реактор |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20181226 |