RU2180266C1 - Кожухотрубный каталитический реактор - Google Patents

Кожухотрубный каталитический реактор Download PDF

Info

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
Application number
RU2000128363A
Other languages
English (en)
Inventor
А.Б. Голованчиков
Г.В. Рябчук
Н.А. Дулькина
М.В. Шибитова
Original Assignee
Волгоградский государственный технический университет
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 Волгоградский государственный технический университет filed Critical Волгоградский государственный технический университет
Priority to RU2000128363A priority Critical patent/RU2180266C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2180266C1 publication Critical patent/RU2180266C1/ru

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)

  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.
RU2000128363A 2000-11-13 2000-11-13 Кожухотрубный каталитический реактор RU2180266C1 (ru)

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)

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