RU2055635C1 - Аппарат для гетерогенных каталитических процессов - Google Patents

Аппарат для гетерогенных каталитических процессов Download PDF

Info

Publication number
RU2055635C1
RU2055635C1 RU93003020A RU93003020A RU2055635C1 RU 2055635 C1 RU2055635 C1 RU 2055635C1 RU 93003020 A RU93003020 A RU 93003020A RU 93003020 A RU93003020 A RU 93003020A RU 2055635 C1 RU2055635 C1 RU 2055635C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
catalyst
block
sections
section
layer
Prior art date
Application number
RU93003020A
Other languages
English (en)
Other versions
RU93003020A (ru
Inventor
М.С. Сафонов
С.И. Сердюков
Н.М. Воскресенский
Original Assignee
Совместное советско-американское предприятие "Георам"
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 Совместное советско-американское предприятие "Георам" filed Critical Совместное советско-американское предприятие "Георам"
Priority to RU93003020A priority Critical patent/RU2055635C1/ru
Publication of RU93003020A publication Critical patent/RU93003020A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2055635C1 publication Critical patent/RU2055635C1/ru

Links

Images

Landscapes

  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)

Abstract

Сущность изобретения: аппарат для проведения гетерогенных каталитических процессов состоит из трубчатых элементов, в которых размещены пористые катализаторные блоки, состоящие из секций, выполненных из слоев различной пористости. Наличие секций различной пористости в блоке приводит к снижению газодинамического сопротивления и повышению производительности аппарата. 5 з. п. ф-лы, 6 ил., 1 табл.

Description

Изобретение относится к аппаратам для проведения гетерогенных каталитических процессов, в частности процесса синтеза аммиака.
Известен аппарат для гетерогенного каталитического процесса синтеза аммиака с цилиндрическим слоем гранулированного катализатора, в котором газ движется в радиальном направлении. Недостатком аппарата является низкая удельная производительность и высокое газодинамическое сопротивление потоку.
Известен аппарат для проведения гетерогенных процессов, включающий вертикальный цилиндрический корпус, установленную по его оси циркуляционную трубу с образованием кольцевого пространства, внутри которого по высоте размещены блоки катализатора. Аппарат снабжен установленными снаружи рециркуляционными трубами, а под блоками катализатора распределительными устройствами. В качестве катализатора используют промотированный скелетно-никелевый катализатор из одной партии.
Недостатком известной конструкции является низкая производительность, поскольку используется катализатор с большим размером гранул, а следовательно, с небольшой поверхностью контакта. Кроме того, слой гранулированного катализатора обладает большим сопротивлением потоку реакционной смеси, и отсутствует возможность менять скорость потока, которая напрямую связана с производительностью.
С целью устранения указанных недостатков предложен аппарат для проведения гетерогенных каталитических процессов, включающий корпус с размещенным в нем одним или несколькими трубчатыми элементами, в которых размещены катализаторные блоки, установленные по высоте аппарата. Каждый блок катализатора выполнен из секций. По периферии секций блока размещен мелкопористый слой каталитически активного материала, внутри которого помещен крупнопористый слой катализатора или инертного материала.
Для повышения производительности и механической прочности в пространство между блоками помещен слой крупнопористого катализатора или инертного материала, имеющего одинаковый или отличный размер от крупнопористого материала в блоке.
В известной конструкции поверхность блока катализатора в осевом сечении имеет форму прямоугольника. В предложенной конструкции поверхность секции катализатора в осевом сечении может иметь как форму прямоугольника, так и форму треугольника, синусоиды, лемнискаты, что позволит использовать различные технологии для изготовления блоков.
Для проведения процесса необходимо использовать мелкопористый катализатор с размером пор 10-2-1 см. Катализатор с размером пор менее 10-2 см приводит к повышенному сопротивлению потоку реакционной смеси. Катализатор с размером пор более 1 см обладает низкой производительностью.
На фиг. 1 представлен аппарат, общий вид; на фиг. 2 блок аппарата с секциями катализатора, имеющего общий канал; на фиг. 3 блок аппарата с крупнопористым материалом (инертным или каталитически активным), установленным между секциями аппарата; на фиг. 4 блок, секции которого в осевом сечении выполнены в виде треугольника; на фиг. 5 блок, секции которого в осевом сечении выполнены в виде синусоиды; на фиг. 6 блок, секции которого в осевом сечении выполнены в виде лемнискаты.
Аппарат для проведения гетерогенных процессов (фиг. 1) содержит корпус 1, в котором установлены трубчатые элементы 2. В них по высоте аппарата размещены блоки катализатора 3 (фиг. 2-6), которые в cвою очередь выполнены из секций 4. Такой секционированный блок имеет общий канал 5 для прохождения реакционной смеси и пристенный канал 6. Нижняя секция блока установлена на перегородке 7 с отверстием 8, совпадающим с каналом 5. Сверху блока установлена перегородка 9, закрывающая канал 5, но оставляющая свободным пристенный канал 6 для выхода реакционной смеси из блока. Периферия секций 4 выполнена из слоя мелкопористого катализатора 10, внутри которого помещен слой крупнопористого материала 11. Указанный слой 11 может быть выполнен как из каталитически активного материала, так и из инертного материала. В аппарате имеется вход 12 для подачи исходной реакционной смеси, выход 13 для готового продукта. В том случае, когда в аппарат надо подавать хладагент или теплоноситель, используют вход 14 и выход 15.
В некоторых случаях между секциями блока аппарата может быть помещен слой крупнопористого материала 11. Такой материал может быть и инертным по отношению к реагирующим компонентам, и каталитически активным. Подобное размещение крупнопористого материала между секциями приводит к увеличению надежности работы аппарата, поскольку такие слои поддерживают секции блока и придают им необходимую конструкционную жесткость.
Блок, выполненный из таких секций, может представлять собой как единое целое, так и быть выполненным из отдельных элементов.
Секции могут быть выполнены из отдельных частиц, т.е. по периферии секции насыпается слой частиц катализатора, внутри которого засыпают также слой частиц, причем частицы по периферии образуют мелкопористый слой, а внутри крупнопористый. Выбор размера частиц для образования внешнего и внутреннего слоев является обычной инженерной разработкой.
Предлагаемый аппарат работает следующим образом.
Реакционная смесь подается в аппарат через вход 12. В случае технологической необходимости в межтрубное пространство через вход 14 подается хладагент или теплоноситель. Реакционная смесь, попадая в аппарат, равномерно распределяется по трубчатым элементам 2. Через отверстие 8 в блоке катализатора она попадает в общий канал секций 5 и, пройдя через слои пористого материала, попадает в пристенный канал 6. Далее реакционная смесь выходит в пространство между блоками и входит в общий канал 5 следующего, расположенного над ним, блока и т.д. Пройдя все блоки, смесь выходит из аппарата через патрубок 13.
Направление потока может быть обратным. А именно реакционная смесь подается через патрубок 13, равномерно распpеделяется по трубчатым элементам 2, входит в пристенный канал 6, проходит через слой пористого катализатора и выходит из блока через общий канал 5 и входит в следующий нижерасположенный блок через пристенный канал 6 и т.д. Пройдя все блоки, смесь выходит из аппарата по патрубку 12.
Таким образом, наличие секций в аппарате приводит к снижению газодинамического сопротивления. При том же газодинамическом сопротивлении возможно увеличение времени контакта реакционной смеси с катализатором за счет повышения количества блоков в трубчатом элементе. При том же газодинамическом сопротивлении и времени контакта возможно увеличение площади поверхности катализатора за счет уменьшения его пористости. Все перечисленные факторы приводят к повышению производительности аппарата.
Как указывалось, вместо крупнопористого слоя катализатора можно использовать слой крупнопористого инертного материала, например оксида алюминия или силикагеля. Выбор материала для крупнопористого слоя инертный или каталитически активный зависит от конкретного процесса.
П р и м е р. Проводят процесс синтеза аммиака. При давлении 300 атм и температуре 500оС в аппарат подают в соотношении 1:3 азотоводородную смесь, содержащую 3% аммиака. В качестве катализатора используют СА-1, представляющий собой Ре2О3 с промоторами. Секции блока выполнены следующим образом: слой мелкопористого катализатора имеет размер пор 0,05 мм, слой крупнопористого инертного материала 5,0 мм. Высота слоя мелкопористого катализатора 11 см, высота слоя крупнопористого инертного материала 6,6 см.
В таблице представлены результаты для одного блока, а также сравнительные данные для известного аппарата с цилиндрическим слоем гранулированного катализатора, размер гранул 5 мм.
Как видно из данных таблицы, производительность предлагаемого аппарата в 4 раза выше, чем известного при одинаковой степени превращения и сопротивлении газовому потоку. При этом объем предлагаемого аппарата в 6 раз меньше известного.

Claims (6)

1. АППАРАТ ДЛЯ ГЕТЕРОГЕННЫХ КАТАЛИТИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ, включающий корпус, в котором расположены один или несколько трубчатых элементов, в которых размещены пористые катализаторный блоки, установленные по высоте аппарата, отличающийся тем, что катализаторный блок выполнен из секций, установленных на расстоянии друг от друга, в которых выполнен общий канал, причем секция катализаторного блока выполнена из слоев различной пористости, так что по периферии секции катализаторного блока размещен мелкопористый слой, а внутри секции - крупнопористый слой катализатора или инертного материала.
2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что в пространстве между секциями блока размещен крупнопористый слой катализатора или инертного материала.
3. Аппарат по пп.1 и 2, отличающийся тем, что секции блока выполнены в осевом сечении в форме треугольника.
4. Аппарат по пп.1 и 2, отличающийся тем, что секции блока выполнены в осевом сечении в форме синусоиды.
5. Аппарат по пп.1 - 4, отличающийся тем, что слои мелко- и крупнопористого катализатора в секции выполнены одинаковой толщины.
6. Аппарат по пп.1 - 5, отличающийся тем, что размеры пор в слое катализатора составляют 10-2 - 2 см.
RU93003020A 1993-01-22 1993-01-22 Аппарат для гетерогенных каталитических процессов RU2055635C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU93003020A RU2055635C1 (ru) 1993-01-22 1993-01-22 Аппарат для гетерогенных каталитических процессов

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU93003020A RU2055635C1 (ru) 1993-01-22 1993-01-22 Аппарат для гетерогенных каталитических процессов

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU93003020A RU93003020A (ru) 1995-04-30
RU2055635C1 true RU2055635C1 (ru) 1996-03-10

Family

ID=20135895

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU93003020A RU2055635C1 (ru) 1993-01-22 1993-01-22 Аппарат для гетерогенных каталитических процессов

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2055635C1 (ru)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР N 1142158, кл. B 01J 8/04, опублик.1985. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0663236B1 (en) Method and apparatus for mixing gases
US3208833A (en) Fluid distributing means for packed chambers
US5152967A (en) Interzone mixing device
US5916531A (en) Spiral fixed-bed module for adsorber and catalytic reactor
SU1713421A3 (ru) Аппарат с движущимс слоем катализатора
US3214247A (en) Fluid distributing means for packed chambers
US4366093A (en) Cylindrical molded catalyst
EP0719578B1 (en) Gas flow distribution in adsorbent beds
GB1190282A (en) Fluid Distributor
TW202031350A (zh) 一種雙梯形構件、流化裝置及硝基化合物之加氫反應方法
US4002705A (en) Fluid-fluid contact apparatus
JPH10146523A (ja) 気液分散装置及び気液接触装置並びに廃水処理装置
WO2003039734A1 (en) Flow distributor for monolith reactors
US4102778A (en) Method and apparatus for carrying out hydrogenation reactions
RU2055635C1 (ru) Аппарат для гетерогенных каталитических процессов
RU2006110354A (ru) Реактор для гетерогенного синтеза химических соединений
JPS6415128A (en) Microporous film trickle bed reactor
JPS585691B2 (ja) 多段交換反応塔
US7618477B2 (en) Plane structure formed from a matrix and phase change material usable for treating gases
CA2297428C (en) Process for the preparation of 1,2-dichloroethane from oxychlorination
JPH05501379A (ja) 粒状ベッド中で触媒作用を行うための装置
EP4008426A1 (en) Radial flow reactor
US4847393A (en) Process for the production of ethylene oxide
JP2003220327A (ja) 不均一触媒反応のための固定層反応器およびこの反応器における不均一触媒反応方法
JPS5811494B2 (ja) 金属溶湯の脱ガス処理装置