RU2180266C1 - Кожухотрубный каталитический реактор - Google Patents
Кожухотрубный каталитический реактор Download PDFInfo
- Publication number
- RU2180266C1 RU2180266C1 RU2000128363A RU2000128363A RU2180266C1 RU 2180266 C1 RU2180266 C1 RU 2180266C1 RU 2000128363 A RU2000128363 A RU 2000128363A RU 2000128363 A RU2000128363 A RU 2000128363A RU 2180266 C1 RU2180266 C1 RU 2180266C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- catalyst
- stock
- tube
- inlet
- tube bundle
- Prior art date
Links
Landscapes
- Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
Abstract
Изобретение относится к химическим неизотермическим реакторам с насыпным слоем катализатора и может найти применение в химической и нефтехимической промышленности. Техническим результатом является уменьшение расхода свежего катализатора, предотвращение его термической деструкции и увеличение срока службы за счет уменьшения пиковых температур на входе реакционной массы, а также увеличение степени превращения за счет возрастания времени пребывания реакционной массы в слое катализатора. Поставленный технический результат достигается тем, что кожухотрубный каталитический реактор, содержащий корпус с верхней и нижней крышками и патрубками для входа и выхода реакционной массы и теплоносителя, трубные решетки с пучком труб, внутри которых размещен катализатор, содержит дополнительные слои катализатора, размещенные в двух зонах, одна из которых расположена в верхней крышке, где размещен катализатор, обеспечивающий дополнительное превращение реакционной массы в продукты реакции, другая - в нижней крышке, где помещен отработанный катализатор с равномерно распределенными в нем металлическими трубками, обеспечивающими выравнивание концентрации реакционной массы и температуры на входе в трубный пучок. 1 ил.
Description
Предлагаемое техническое решение относится к химическим неизотермическим реакторам с насыпным слоем катализатора и может найти применение в химической и нефтехимической промышленности.
Известен реактор для проведения экзотермических каталитических процессов, в частности синтеза аммиака и метанола, который представляет собой двухсекционную вертикальную колонну, в первой секции которой расположен катализатор в трубах трубного пучка в виде неподвижного слоя. Теплоотвод для экзотермических реакций проводится путем подачи хладагента в межтрубное пространство. Для эндотермических реакций в межтрубное пространство подается горячий теплоноситель. Во второй адиабатической секции, где тепловыделение или теплопоглощение незначительны, теплопередача к теплоносителю или хладагенту не проводится (патент Великобритании 156824, В 01 J 8/04, 1980).
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится перегрев при экзотермической реакции или переохлаждение при эндотермической реакции на входе реакционной массы в трубы трубного пучка, что приводит к термической деструкции катализатора и к уменьшению его срока службы.
Известен способ проведения каталитических гетерогенных процессов (авт. св. СССР 222327, В 01 J 8/00, 1974) в основном кожухотрубном реакторе и установленном перед ним дополнительном, так называемом, форреакторе.
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится усложнение процесса и его обслуживания из-за необходимости установки дополнительного реактора на входе реакционной массы и, как следствие, увеличение стоимости производства.
Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является кожухотрубный каталитический реактор, содержащий корпус с верхней и нижней крышками и патрубками для входа и выхода реакционной массы и теплоносителя, трубные решетки с пучком труб, внутри которых размещен катализатор (патент РФ 1810096, В 01 J 8/08, 1997).
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится крайне неравномерное распределение температуры по длине труб. При экзотермических реакциях это приводит к перегреву катализатора на входе, его термической деструкции, быстрой потере каталитических свойств и снижению степени превращения. При эндотермических реакциях катализатор на входе сильно переохлаждается, что также снижает его каталитические свойства и степень превращения. В обоих случаях для выравнивания температуры по длине труб требуется регулировать производительность по реакционной массе, что увеличивает сложность производства и приводит к возрастанию стоимости продукции.
Задачей предлагаемого технического решения является упрощение и снижение стоимости технологического процесса за счет использования объема верхней и нижней крышек трубчатого реактора.
Техническим результатом является уменьшение расхода свежего катализатора, предотвращение его термической деструкции и увеличение срока службы за счет уменьшения пиковых температур на входе реакционной массы, а также увеличение степени превращения за счет возрастания времени пребывания реакционной массы в слое катализатора.
Поставленный технический результат достигается тем, что кожухотрубный каталитический реактор, состоящий из корпуса с верхней и нижней крышками и патрубками для входа и выхода реакционной массы и теплоносителя, трубных решеток с пучком труб, внутрь которых помещен катализатор, содержит дополнительный катализатор, размещенный в двух зонах, одна из которых расположена в верхней крышке, куда помещен катализатор, обеспечивающий дополнительное превращение реакционной массы в продукты реакции, а вторая - в нижней крышке, где помещен отработанный катализатор с равномерно распределенными в нем металлическими трубками, обеспечивающими выравнивание концентрации реакционной массы и температуры на входе в трубный пучок.
Дополнительный катализатор позволяет увеличить время пребывания реакционной массы в реакторе и повысить степень превращения ее в продукты реакции. Размещение дополнительного катализатора в двух зонах позволяет регулировать скорость реакции и ее тепловую мощность в зависимости от активности катализатора в каждой зоне.
Размещение в верхней крышке дополнительного катализатора, имеющего ту же высокую каталитическую активность, что и катализатор, размещенный внутри труб трубного пучка, позволяет повысить степень конверсии экзотермических реакций, повысить температуру и скорость реакции.
Размещение в нижней крышке отработанного катализатора с малой каталитической активностью и равномерное распределение в нем металлических трубок позволяет выравнивать концентрацию и температуру реакционной массы на входе в трубный пучок, а также предотвратить резкий скачок температур из-за малой скорости реакции по сравнению со скоростью реакции на катализаторе с высокой каталитической активностью, находящемся в трубах трубного пучка и в верхней крышке. Кроме того, реакционная масса, попадая внутрь трубок, не участвует в реакции, что еще в большей степени способствует подавлению скорости реакции, а хорошая теплопроводность металлических трубок способствует выравниванию температуры катализатора в нижней крышке. Для предотвращения попадания гранул катализатора внутрь трубок их внутренний диаметр рекомендуется выбирать меньше размера гранул катализатора.
На чертеже изображена схема кожухотрубного каталитического реактора предлагаемой конструкции.
Он содержит корпус 1 с патрубками входа 2 и выхода 3 теплоносителя, верхнюю 4 и нижнюю 5 крышки с патрубками входа 6 и выхода 7 реакционной массы, трубные решетки 8 с закрепленными в них трубами 9 трубного пучка. В трубах 9 трубного пучка и в верхнюю крышку 4 засыпан катализатор 10, а в нижнюю крышку 5 засыпан отработанный катализатор 11 с равномерно распределенными по его объему металлическими трубками 12.
Кожухотрубный каталитический реактор работает следующим образом. Реакционная масса поступает по патрубку 6 в нижнюю крышку 5 с отработанным катализатором 11 и металлическими трубками 12. Из-за низкой реакционной способности отработанного катализатора химическая реакция на его гранулах идет медленно, тепловыделение (теплопоглощение) незначительно и поэтому происходит незначительное нагревание (охлаждение) реакционной массы в адиабатическом режиме, не требующее теплоотвода (теплоподвода) к хладагенту или теплоносителю.
Локальному перегреву или переохлаждению способствуют металлические трубки 12, хорошая теплопроводность которых способствует выравниванию температуры в объеме гранул отработанного катализатора 11. Кроме того, попадая внутрь трубок, реакционная масса перестает участвовать в химической реакции, что подавляет возникновение локальных пиковых температур.
Частично прореагировавшая реакционная масса поступает из нижней крышки 5 в трубы 9 трубного пучка на гранулы катализатора 10, где происходит основная реакция с тепловыделением или теплопоглощением. Для отвода тепла экзотермической реакции в межтрубное пространство корпуса 1 и труб 9 по патрубку 2 подают холодный теплоноситель, а по патрубку 3 его отводят. Для подвода тепла при протекании эндотермической реакции в межтрубное пространство корпуса 1 и труб 9 по патрубку 2 подают горячий теплоноситель, а по патрубку 3 его отводят. Таким образом, зона труб 9 трубного пучка является политропной зоной реактора.
Прореагировавшая реакционная масса выходит из труб 9 трубного пучка и поступает на гранулы 10 катализатора, находящегося в верхней крышке 4, где в адиабатическом режиме происходит дополнительное превращение сырьевых компонентов реакционной массы в продукты реакции. Так как в крышке 4 нет отвода тепла к хладагенту при экзотермической реакции, то реакционная масса в верхней крышке 4 дополнительно разогревается, что увеличивает степень превращения. Отработанная реакционная масса с продуктами реакции выводится из верхней крышки 4 через патрубок 7.
Таким образом, в предлагаемой конструкции кожухотрубного каталитического реактора происходит выравнивание температуры реакционной массы за счет использования на входе в нижней крышке 5 гранул отработанного катализатора с малой каталитической активностью и равномерного распределения в нем металлических трубок 12, снижения концентрации частично прореагировавших в нижней крышке 5 сырьевых компонентов на входе в трубы 9 трубного пучка с засыпанными в них гранулами катализатора 10 и уменьшения максимальных температур, а также увеличения температуры в верхней крышке 4 за счет использования катализатора 10 в ней без отвода тепла реакции к хладагенту.
Дополнительная засыпка отработанного катализатора в нижнюю крышку 5 и катализатора 10 в верхнюю крышку 4 увеличивает время пребывания реакционной массы и степень превращения ее реакционных компонентов в продукты реакции.
Предлагаемая конструкция кожухотрубного каталитического реактора может быть изготовлена из обычных кожухотрубных каталитических реакторов. Для этого достаточно при замене катализатора 10 в трубах трубного пучка 9 засыпать его в качестве отработанного катализатора 11 в нижнюю крышку 5 и равномерно распределить в гранулах отработанного катализатора металлические трубки 12, а свежий катализатор 10 помимо труб 9 трубного пучка засыпать в верхнюю крышку 4.9
Claims (1)
- Кожухотрубный каталитический реактор, содержащий корпус с верхней и нижней крышками и патрубками для входа и выхода реакционной массы и теплоносителя, трубные решетки с пучком труб, внутри которых размещен катализатор, отличающийся тем, что реактор содержит дополнительный катализатор, размещенный в двух зонах, одна из которых расположена в верхней крышке, где помещен катализатор, обеспечивающий дополнительное превращение реакционной массы в продукты реакции, а другая - в нижней крышке, где помещен отработанный катализатор с равномерно распределенными в нем металлическими трубками, обеспечивающими выравнивание концентрации реакционной массы и температуры на входе в трубный пучок.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000128363A RU2180266C1 (ru) | 2000-11-13 | 2000-11-13 | Кожухотрубный каталитический реактор |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000128363A RU2180266C1 (ru) | 2000-11-13 | 2000-11-13 | Кожухотрубный каталитический реактор |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2180266C1 true RU2180266C1 (ru) | 2002-03-10 |
Family
ID=20242050
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2000128363A RU2180266C1 (ru) | 2000-11-13 | 2000-11-13 | Кожухотрубный каталитический реактор |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2180266C1 (ru) |
-
2000
- 2000-11-13 RU RU2000128363A patent/RU2180266C1/ru active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2234975C2 (ru) | Проточный реактор с радиальным потоком и способ обработки жидкого потока реагентов | |
US3796547A (en) | Heat exchange apparatus for catalytic system | |
KR102081172B1 (ko) | 피셔-트롭쉬 공정에서 촉매 활성화 방법, 반응기 및 탄화수소를 얻는 방법 | |
US3666423A (en) | Heat exchange apparatus | |
DK167242B1 (da) | Apparat og fremgangsmaade til exoterme reaktioner | |
RU2354607C2 (ru) | Способ и устройство для получения синтез-газа | |
US4963338A (en) | Process for heterogeneous synthesis and related reactors | |
US3694169A (en) | Low pressure-drop catalytic reactor | |
US2887365A (en) | Catalytic reactor | |
CA2989048C (en) | A method for revamping an ammonia converter | |
EP0256299B1 (en) | Ammonia synthesis converter | |
AU2004238016B2 (en) | Chemical reactor | |
US4482523A (en) | Ammonia synthesis converter | |
US4576573A (en) | Heating a fixed-bed charge in a tube reactor, and an arrangement for carrying out the method | |
RU2150995C1 (ru) | Способ и реактор для гетерогенного экзотермического синтеза формальдегида | |
US3372988A (en) | Process and apparatus for performing reactions in the gaseous phase | |
RU2180266C1 (ru) | Кожухотрубный каталитический реактор | |
KR100934716B1 (ko) | 반응장치 및 반응방법 | |
JPS60225632A (ja) | 反応器 | |
US5427760A (en) | Axial-radial reactors in the braun ammonia synloop with extrnal heat sink | |
US1927286A (en) | Catalytic apparatus | |
CN107617392B (zh) | 一种催化反应器 | |
RU2554008C1 (ru) | Реактор для парциального окисления углеводородных газов | |
CN109012508B (zh) | 一种费托合成固定床反应器 | |
CN218654384U (zh) | 一种用于热敏性物料的多段式反应器 |