RU2206384C1 - Reactor for performing exothermic reactions and method of use of such reactor - Google Patents
Reactor for performing exothermic reactions and method of use of such reactor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2206384C1 RU2206384C1 RU2002104472/12A RU2002104472A RU2206384C1 RU 2206384 C1 RU2206384 C1 RU 2206384C1 RU 2002104472/12 A RU2002104472/12 A RU 2002104472/12A RU 2002104472 A RU2002104472 A RU 2002104472A RU 2206384 C1 RU2206384 C1 RU 2206384C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- reactor
- catalyst
- temperature
- layers
- inlet
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
Abstract
Description
Каталитические процессы, протекающие с большим адиабатическим изменением температуры реакционной смеси, проводят в полочных (секцинированных) реакторах, выполненных в виде колонн, внутри которых на решетчатых полках помещают катализатор и между слоями катализатора размещают средства охлаждения или нагревания реакционной смеси. Catalytic processes proceeding with a large adiabatic change in the temperature of the reaction mixture are carried out in shelf (sectioned) reactors made in the form of columns, inside which catalyst is placed on the lattice shelves and means for cooling or heating the reaction mixture are placed between the catalyst layers.
Реактор для осуществления экзотермических реакций может включать теплообменники для охлаждения реакционного потока между слоями катализатора ("Справочник нефтехимика", ред. Огородников С.К. Л.: Химия, т.1, с. 130, 1978 г. ). Изменение температуры реакционного потока в таком реакторе можно осуществлять, регулируя расход теплоносителя через теплообменник или его температуру. Недостатками такого способа проведения экзотермических реакций являются большая поверхность теплообменников и высокая инерция используемого способа теплообмена. A reactor for exothermic reactions may include heat exchangers for cooling the reaction stream between the catalyst beds (Petrochemistry Handbook, revised by Ogorodnikov SK L .: Chemistry, v. 1, p. 130, 1978). Changing the temperature of the reaction stream in such a reactor can be carried out by controlling the flow rate of the coolant through the heat exchanger or its temperature. The disadvantages of this method of conducting exothermic reactions are the large surface of the heat exchangers and the high inertia of the used heat exchange method.
Наиболее близким техническим решением является реактор для проведения экзотермических каталитических реакций, включающий корпус с люками, верхнее днище с устройством для ввода паров сырья, нижнее днище с устройством для вывода продукта, а также расположенные по высоте реактора слои катализатора, помещенные на газопроницаемые перегородки и возрастающие по массе сверху вниз, и расположенные между слоями катализатора средства отвода тепла реакции в виде распределяющих устройств для подачи охлаждающего газа (ЕР 0771234 А1, 01.02.1996). The closest technical solution is a reactor for conducting exothermic catalytic reactions, including a housing with hatches, an upper bottom with a device for introducing vapors of raw materials, a lower bottom with a device for outputting the product, and also catalyst beds located along the height of the reactor placed on gas-permeable partitions and increasing along the mass from top to bottom, and the reaction heat removal means located between the catalyst layers in the form of distributing devices for supplying cooling gas (EP 0771234 A1, 02/01/1996).
Из европейского патента 0771234 известен также способ работы реактора для проведения экзотермических каталитических реакций, заключающийся в конверсии нагретого до температуры конверсии сырья в помещенных на газопроницаемые перегородки реактора слоях катализатора, масса которых возрастает сверху вниз, с получением реакционного потока, и его охлаждении между слоями катализатора посредством средств отвода тепла. From the European patent 0771234 there is also known a method of operating a reactor for conducting exothermic catalytic reactions, which consists in the conversion of the raw material heated to a temperature in the catalyst layers placed on gas permeable walls of the reactor, the mass of which increases from top to bottom, to obtain a reaction stream, and its cooling between the catalyst layers by heat dissipation means.
Недостатком такой конструкции и способа работы реактора является разбавление сырья, особенно значительное при высоком тепловом эффекте реакции, невозможность обеспечения постоянной конверсии сырья, а также неудобство обслуживания реактора, обусловленное сложностью его монтажа и профилактики камер охлаждения. The disadvantage of this design and method of operation of the reactor is the dilution of raw materials, especially significant with a high thermal effect of the reaction, the inability to ensure constant conversion of raw materials, as well as the inconvenience of servicing the reactor, due to the complexity of its installation and prevention of cooling chambers.
Задачей предлагаемого технического решения является оперативное регулирование теплового режима экзотермических каталитических реакций без указанных недостатков известных способов и обеспечение постоянной конверсии сырья при изменяющейся с течением времени активности катализатора. The objective of the proposed technical solution is the operational regulation of the thermal regime of exothermic catalytic reactions without these disadvantages of the known methods and ensuring a constant conversion of raw materials with changing catalyst activity over time.
Технические результаты, обеспечиваемые совокупностью признаков группы изобретений, заключаются в интенсификации конвективного теплообмена, которая проявляется как уменьшение инерции этого процесса и позволяет уменьшить поверхность теплообмена, в уменьшении разбавления сырья охлаждающим газом при использовании предложенной комбинации средств отвода тепла, а также в увеличении стабильности работы реактора. The technical results provided by the set of features of the group of inventions are to intensify convective heat transfer, which manifests itself as a decrease in the inertia of this process and allows to reduce the heat transfer surface, to reduce the dilution of raw materials with cooling gas when using the proposed combination of heat removal means, and also to increase the stability of the reactor.
Для проведения экзотермических каталитических реакций предлагается реактор, включающий корпус с люками, верхнее днище с устройством для ввода паров сырья, нижнее днище с устройством для вывода продукта, расположенные по высоте реактора слои катализатора, помещенные на горизонтальные газопроницаемые перегородки и возрастающие по массе сверху вниз, и расположенные между слоями катализатора средства отвода тепла реакции, выполненные в виде распределяющих устройств для подачи охлаждающего газа, и отличающийся тем, что масса катализатора в смежных слоях возрастает в 1,2-2 раза, средства отвода тепла реакции включают также конвективные теплообменники, каждый из которых расположен в сужении свободного сечения реактора, образованном поверхностями фасонных вставок в корпусе реактора, и каждое распределяющее устройство для подачи охлаждающего газа расположено под фасонной вставкой в зоне расширения свободного сечения реактора. To carry out exothermic catalytic reactions, a reactor is proposed that includes a housing with hatches, a top bottom with a device for introducing raw material vapors, a bottom bottom with a device for product withdrawal, catalyst beds located along the height of the reactor placed on horizontal gas-permeable partitions and increasing in weight from top to bottom, and located between the catalyst layers means of heat removal of the reaction, made in the form of distributing devices for supplying cooling gas, and characterized in that the mass of the catalyst in adjacent layers, it increases by a factor of 1.2–2, reaction heat removal means also include convective heat exchangers, each of which is located in the narrowing of the free section of the reactor formed by the surfaces of the shaped inserts in the reactor vessel, and each distributing device for supplying cooling gas is located under the shaped an insert in the expansion zone of the free section of the reactor.
Конвективный теплообменник выполнен в виде съемных секций, образованных пакетами U-образных труб. Съемные секции конвективного теплообменника расположены напротив люков в корпусе реактора. The convective heat exchanger is made in the form of removable sections formed by packages of U-shaped pipes. The removable sections of the convective heat exchanger are located opposite the hatches in the reactor vessel.
Распределяющее устройство для подачи охлаждающего газа выполнено в виде трубчатого коллектора с отверстиями в трубчатых элементах, оси которых расположены в вертикальной плоскости под углом 5-15o к плоскости горизонтального сечения реактора.The distribution device for supplying cooling gas is made in the form of a tubular manifold with holes in the tubular elements, the axes of which are located in a vertical plane at an angle of 5-15 o to the plane of the horizontal section of the reactor.
Над секциями реактора установлены распределительные тарелки. Distribution plates are installed above the reactor sections.
Интенсификация конвективного теплообмена обеспечивается увеличением скорости реакционного потока в сужении сечения реактора. Использование для охлаждения реакционного потока прямого теплообмена с холодным газом позволяет быстро изменять температуру реакционного потока, в предпочтительном случае не более чем на 5oС.The intensification of convective heat transfer is provided by increasing the reaction flow rate in narrowing the reactor cross section. The use of direct heat exchange with cold gas for cooling the reaction stream allows you to quickly change the temperature of the reaction stream, preferably not more than 5 o C.
Увеличение массы катализатора в слоях по направлению движения сырья в реакторе позволяет обеспечить их одинаковую активность и стабильность в различных условиях работы катализатора: в нижних слоях осуществляется конверсия разбавленного продуктом сырья. Установлено, что стабильность работы реактора достигается при возрастании массы катализатора в смежных слоях в 1,2-2 раза. An increase in the mass of the catalyst in the layers in the direction of movement of the feedstock in the reactor allows them to be equally active and stable under different operating conditions of the catalyst: in the lower layers, the feedstock diluted with the product is converted. It was found that the stability of the reactor is achieved with an increase in the mass of the catalyst in adjacent layers by 1.2–2 times.
Применение предложенной комбинации средств отвода тепла реакции в реакторе описанной конструкции обеспечивает тонкое и быстрое регулирование температуры в слоях катализатора. The use of the proposed combination of heat removal of the reaction heat in the reactor of the described design provides a thin and quick temperature control in the catalyst layers.
Предлагается также способ стабильной работы реактора, состоящей в обеспечении заданной конверсии сырья, заключающийся в оперативном регулировании теплового режима реакций с целью обеспечения равномерной дезактивации слоев катализатора. A method is also proposed for the stable operation of the reactor, which consists in ensuring a given conversion of raw materials, which consists in the operational regulation of the thermal regime of the reactions in order to ensure uniform deactivation of the catalyst layers.
Способ работы реактора для проведения экзотермических каталитических реакций заключается в конверсии нагретого до температуры конверсии сырья в помещенных на газопроницаемые перегородки реактора слоях катализатора, масса которых возрастает сверху вниз, с получением реакционного потока и его охлаждении между слоями катализатора с помощью средств отвода тепла, и отличается тем, что масса катализатора в смежных слоях возрастает в 1,2-2 раза; температуру реакционного потока на выходе из слоя катализатора поддерживают одинаковой по всему реактору с перепадом температуры между входом и выходом не более 40oС, контроль за активностью катализатора осуществляют по величине перепада температуры реакционного потока на входе в слой катализатора и на выходе из слоя, а при снижении величины перепада температур увеличивают температуру реакционного потока на входе в слой катализатора путем уменьшения охлаждения реакционного потока между слоями катализатора с помощью средств отвода тепла, выполненных в виде конвективного теплообменника и распределяющего устройства для подачи охлаждающего газа, из условия постоянной суммарной активности слоев катализатора.The method of operation of the reactor for conducting exothermic catalytic reactions is the conversion of raw materials heated to a temperature in the catalyst layers placed on the gas permeable walls of the reactor, the mass of which increases from top to bottom, with the formation of the reaction stream and its cooling between the catalyst layers using heat removal means, and differs in that the mass of the catalyst in adjacent layers increases by 1.2-2 times; the temperature of the reaction stream at the outlet of the catalyst bed is maintained the same throughout the reactor with a temperature difference between inlet and outlet of not more than 40 o C, the activity of the catalyst is controlled by the temperature difference of the reaction stream at the entrance to the catalyst bed and at the outlet of the layer, and at reducing the temperature difference increases the temperature of the reaction stream at the inlet to the catalyst bed by reducing the cooling of the reaction stream between the catalyst beds by means of removal Ashes, made in the form of a convective heat exchanger and a distributing device for supplying cooling gas, from the condition of constant total activity of the catalyst layers.
Активность катализатора определяет степень конверсии сырья и соответствующее ей тепловыделение и адиабатическое повышение температуры реакционной смеси. Следовательно, перепад температуры реакционного потока между входом в слой катализатора и выходом из слоя (перепад температуры в слое) характеризует текущую активность катализатора, а суммарный перепад температуры в слоях катализатора характеризует суммарную активность катализатора в реакторе. Перепад температуры в слое катализатора не более 40oС, предпочтительно около 30oС, является приемлемым для промышленных процессов и компромиссно определяет количество слоев катализатора в реакторе (объем реактора), уменьшающееся при увеличении перепада температуры в слое, и скорость дезактивации катализатора, увеличивающуюся при этом.The activity of the catalyst determines the degree of conversion of the feedstock and the corresponding heat release and adiabatic increase in the temperature of the reaction mixture. Therefore, the temperature drop in the reaction stream between the entrance to the catalyst bed and the exit from the bed (temperature drop in the bed) characterizes the current activity of the catalyst, and the total temperature drop in the catalyst layers characterizes the total activity of the catalyst in the reactor. The temperature drop in the catalyst bed of not more than 40 ° C. , preferably about 30 ° C. , is acceptable for industrial processes and compromises the number of catalyst layers in the reactor (reactor volume), which decreases with increasing temperature drop in the layer, and the catalyst deactivation rate, which increases with this one.
Равномерное закоксование катализатора соответствует наиболее эффективному его использованию и обеспечивается при одинаковом температурном режиме работы каждого слоя катализатора. то есть при одинаковой температуре реакционного потока на входе в каждый слой и на выходе из каждого слоя катализатора. При снижении активности катализатора одновременно во всех слоях увеличивают температуру нагревания сырья, то есть температуру на входе в первый слой, что при неизменном охлаждении приводит к повышению температуры по всему реактору. The uniform coking of the catalyst corresponds to its most efficient use and is ensured with the same temperature regime of operation of each catalyst layer. that is, at the same temperature of the reaction stream at the inlet to each layer and at the outlet of each catalyst layer. With a decrease in the activity of the catalyst, the heating temperature of the raw material is simultaneously increased in all layers, i.e., the temperature at the inlet to the first layer, which, with constant cooling, leads to an increase in temperature throughout the reactor.
Практически из-за разных условий работы слоев катализатора их дезактивация происходит с разной скоростью. Оказалось, что стабильность работы катализатора в процессе экзотермической конверсии сырья может быть увеличена, если температурный режим слоев катализатора регулируют из условия неснижения температуры реакционного потока на выходе из слоя при перепаде температур между входом и выходом не более 40oС, из условия поддержания одинаковой по реактору температуры реакционного потока на выходе из слоя катализатора, а также из условия постоянной суммарной активности слоев катализатора (постоянного суммарного перепада температур в реакторе). При неснижающейся активности первого слоя катализатора температурный режим последующих слоев катализатора регулируют, изменяя интенсивность охлаждения реакционного потока средствами отвода тепла - конвективным теплообменником и охлаждающим газом.Almost due to the different operating conditions of the catalyst layers, their deactivation occurs at different speeds. It turned out that the stability of the catalyst in the process of exothermic conversion of raw materials can be increased if the temperature of the catalyst layers is controlled from the condition that the temperature of the reaction stream at the outlet of the layer is not reduced when the temperature difference between the inlet and outlet is not more than 40 o C, from the condition of maintaining the same in the reactor temperature of the reaction stream at the exit from the catalyst bed, as well as from the condition of constant total activity of the catalyst layers (constant total temperature difference in the reactor) . When the activity of the first catalyst layer is not decreasing, the temperature regime of the subsequent catalyst layers is controlled by changing the rate of cooling of the reaction stream by means of heat removal — a convective heat exchanger and cooling gas.
При снижении активности катализатора в каком-либо слое уменьшается перепад температуры реакционного потока между входом и выходом и его температура на выходе из слоя. При этом для увеличения активности катализатора повышают температуру реакционного потока на входе в слой катализатора посредством уменьшения охлаждения реакционного потока, выходящего из расположенного выше слоя. При снижении активности катализатора в первом слое увеличивают температуру нагревания сырья. По мере увеличения температуры реакционного потока (сырья) на входе в слой катализатора увеличивается его конверсия, возрастает тепловыделение и температура реакционного потока на выходе из слоя достигает прежней величины и возрастает до достижения заданного перепада температур между входом и выходом. Изменяя интенсивность охлаждения полученного реакционного потока, регулируют температуру реакционного потока на входе в следующий слой катализатора. With a decrease in the activity of the catalyst in any layer, the temperature difference between the inlet and outlet and its temperature at the outlet of the layer decreases. Moreover, in order to increase the activity of the catalyst, the temperature of the reaction stream at the inlet to the catalyst bed is increased by reducing the cooling of the reaction stream leaving the above layer. With a decrease in catalyst activity in the first layer, the heating temperature of the feed is increased. As the temperature of the reaction stream (feedstock) at the inlet to the catalyst bed increases, its conversion increases, heat generation increases, and the temperature of the reaction stream at the outlet of the bed reaches the previous value and increases until a predetermined temperature difference between the inlet and outlet is reached. By varying the cooling rate of the resulting reaction stream, the temperature of the reaction stream at the inlet to the next catalyst bed is controlled.
Описанный способ работы реактора позволяет обеспечить заданную конверсию сырья при равномерной дезактивации слоев катализатора, регулируя их температурный режим. Предложенная конструкция реактора позволяет оперативно регулировать температурный режим его работы. The described method of operation of the reactor allows you to provide a given conversion of raw materials with uniform deactivation of the catalyst layers, adjusting their temperature. The proposed reactor design allows you to quickly adjust the temperature mode of its operation.
Конструкция реактора представлена на следующих чертежах: фиг.1 - общий вид реактора; фиг.2 - сечение А-А реактора (вид секций теплообменника в канале сужения сечения реактора); фиг.3 - сечение Б-Б реактора (вид трубчатого коллектора); фиг.4 - поперечное сечение трубчатого элемента с соплами. The design of the reactor is presented in the following drawings: figure 1 - General view of the reactor; figure 2 - section aa of the reactor (view of the sections of the heat exchanger in the channel narrowing the cross section of the reactor); figure 3 is a section bB reactor (view of a tubular collector); 4 is a cross section of a tubular element with nozzles.
Реактор для проведения экзотермических каталитических реакций включает вертикальный термоизолированный корпус 1 с верхним днищем 2 и устройством для ввода сырья, включающим патрубок 3 и распределитель сырьевой газовой смеси 4, нижнее днище 5 с устройством для вывода сырья, включающее патрубок 6 и отводящее устройство 7, например, в виде перевернутого стакана с газопроницаемыми (перфорированными) стенками и дном. Внутри корпуса горизонтально расположены газопроницаемые перегородки 8, на которые помещены слои катализатора 9. Слои катализатора имеют разную высоту и, соответственно, массу, возрастающую сверху вниз в 1,2-2 раза. Каждый слой катализатора может быть ограничен слоями фарфоровых шаров для предотвращения уноса частиц катализатора и равномерного распределения газового потока (на фиг.1 не показан). Загрузку и выгрузку катализатора и шаров производят через наклонные трубы (на фиг.1 не показаны). Над каждым слоем катализатора для равномерного распределения газового потока расположена распределительная тарелка 10. The reactor for conducting exothermic catalytic reactions includes a vertical thermally insulated housing 1 with an upper bottom 2 and a device for introducing raw materials, including a pipe 3 and a distributor of raw gas mixture 4, a lower bottom 5 with a device for outputting raw materials, including a pipe 6 and a discharge device 7, for example, in the form of an inverted glass with gas-permeable (perforated) walls and bottom. Gas-permeable partitions 8 are horizontally located inside the housing, on which the catalyst layers 9 are placed. The catalyst layers have different heights and, accordingly, the mass increases from 1.2 to 2 times from top to bottom. Each catalyst layer may be limited by layers of porcelain balls to prevent entrainment of catalyst particles and uniform distribution of gas flow (not shown in FIG. 1). The loading and unloading of the catalyst and balls is carried out through inclined pipes (not shown in FIG. 1). A distribution plate 10 is arranged above each catalyst bed to evenly distribute the gas stream.
Под газопроницаемыми перегородками установлены фасонные вставки 11, образующие в объеме реактора конфузоры 12 и проточные каналы 13, в которых установлены конвективные теплообменники, выполненные в виде рядов секций 14, образованных из пакетов U-образных труб. В качестве охлаждающего агента в теплообменниках в предпочтительном случае используют жидкое сырье. Торцевые части секций 14 снабжены уплотнительными чехлами 15, предназначенными для предотвращения возникновения байпасных газовых потоков. В области конфузоров реакционный поток ускоряется и интенсивно обдувает секции теплообменников, ускоряя теплообмен. Shaped inserts 11 are installed under the gas-permeable partitions, forming confusers 12 and flow channels 13 in the reactor volume, in which convective heat exchangers are installed, made in the form of rows of
Под конвективными теплообменниками, в зонах расширения свободного сечения реактора, установлены распределители охлаждающего газа 16, выполненные в виде трубчатого коллектора, трубчатые элементы которого 17 имеют сопла 18, например, в виде цилиндрических отверстий, оси которых расположены в вертикальной плоскости и ориентированы под углом 5-15oС к горизонтальной плоскости сечения корпуса, что позволяет обеспечить турбулентный режим перемешивания реакционного потока и охлаждающего газа. Сопла в смежных трубах могут быть выполнены с относительным смещением на полшага.Under convective heat exchangers, in the expansion areas of the free section of the reactor,
Монтаж и демонтаж секций 14 конвективных теплообменников и трубчатого коллектора 16 осуществляют через люки 19 с крышками, снабженными узлами 20 для закрепления U-образных труб и коллекторов для подвода и отвода теплоносителя. Installation and dismantling of
Температуру в реакторе контролируют с помощью термодатчиков, установленных перед входом в слои катализатора (температура реакционного потока на входе в слой), в слоях и после выхода из слоев катализатора (температура реакционного потока на выходе из слоя). На входе в реактор и на выходе из реактора, а также до и после каждого слоя катализатора установлены датчики давления газа, что позволяет определять закоксование катализатора по росту давления в слое. The temperature in the reactor is controlled using temperature sensors installed before entering the catalyst layers (temperature of the reaction stream at the entrance to the layer), in the layers and after leaving the catalyst layers (temperature of the reaction stream at the exit of the layer). At the inlet to the reactor and at the outlet of the reactor, as well as before and after each catalyst layer, gas pressure sensors are installed, which allows determining the coking of the catalyst by the increase in pressure in the layer.
Сырьевую смесь нагревают до температуры реакции, направляют в реактор через патрубок 3 и распределитель сырьевой газовой смеси 4, она проходит распределительную тарелку 10, на которой происходит выравнивание скорости потока по сечению реактора, и поступает в слой катализатора, где осуществляется каталитическое превращение хотя бы части сырья. Полученный реакционный поток, содержащий продукты реакции, поступает в конфузор 12, где скорость потока повышается. Далее реакционный поток поступает в проточный канал 13 и, обтекая теплообменные поверхности секций конвективного теплообменника 14, охлаждается. Из проточного канала реакционный поток поступает в область расширения свободного сечения реактора, где, расширяясь, дополнительно охлаждается при интенсивном смешении с охлаждающим газом, струи которого истекают из сопел трубчатого коллектора 16 навстречу реакционному потоку. В качестве охлаждающего газа может быть использован холодный рецикл, выделенный из потока продуктов в зоне разделения. Охлажденный реакционный поток поступает на распределительную тарелку 10 перед следующим слоем катализатора и далее, как описано выше. Реакционный поток из последнего слоя катализатора выводят из реактора через отводящее устройство 7 и патрубок 6 и полученный поток продуктов направляют на разделение в зону разделения. The raw material mixture is heated to the reaction temperature, sent to the reactor through the pipe 3 and the raw gas mixture distributor 4, it passes through the distribution plate 10, on which the flow rate is balanced over the reactor cross section, and enters the catalyst bed, where at least part of the raw material is catalytically converted . The resulting reaction stream containing reaction products enters the confuser 12, where the flow rate rises. Next, the reaction stream enters the flow channel 13 and, flowing around the heat exchange surfaces of the sections of the
В качестве хладагента в секциях конвективных теплообменников может быть использовано холодное сырье, в качестве охлаждающего газа - холодный рецикл, выделенный из потока продуктов в зоне разделения. Расход хладагента в секциях теплообменников и расход охлаждающего газа, поступающего в реактор, регулируют посредством запорной арматуры, установленной на входных линиях теплообменников и трубчатых коллекторов, на основании текущих показаний датчиков температуры и давления - термопар и манометров. Cold raw materials can be used as refrigerant in the sections of convective heat exchangers, as a cooling gas, cold recycle isolated from the product stream in the separation zone can be used. The flow rate of the refrigerant in the sections of the heat exchangers and the flow rate of the cooling gas entering the reactor are controlled by shut-off valves installed on the inlet lines of the heat exchangers and tubular collectors, based on the current readings of temperature and pressure sensors - thermocouples and manometers.
При работе реактора в автоматическом режиме сигналы от датчиков, пропорциональные текущим значениям измеряемых параметров, обрабатываются в ЭВМ, которая по заданному алгоритму формирует управляющие сигналы на приводы исполнительных механизмов запорной арматуры, которые изменяют расход охлаждающих агентов в теплообменниках и трубчатых коллекторах. When the reactor is operating in automatic mode, signals from sensors proportional to the current values of the measured parameters are processed in a computer, which, according to a given algorithm, generates control signals to actuators of shut-off valve actuators, which change the flow rate of cooling agents in heat exchangers and tubular collectors.
В реакторе, устройство которого показано на фиг.1-4, с внутренним диаметром 2,7 м и высотой конструктивных зон 13 м, осуществляют экзотермическую реакцию олигомеризации олефинсодержащего газа следующего состава, мас.%: H2S 0,5, Н2 0,5, СН4 0,7, С2Н6 0,9, С3Н8 14,6, С3Н6 8,9, С4H10 59,5, С4Н8 14,4. Используют катализатор, содержащий 65 мас.% цеолита НЦВМ (SiO2/Аl2O3=41 моль/моль, 0,15 мас.% Na2O) и 35 мас.% Al2O3.In the reactor, the device of which is shown in figures 1-4, with an inner diameter of 2.7 m and a height of structural zones of 13 m, an exothermic reaction of oligomerization of an olefin-containing gas of the following composition is carried out, wt.%: H 2 S 0.5, H 2 0 5, CH 4 0.7, C 2 H 6 0.9, C 3 H 8 14.6, C 3 H 6 8.9, C 4 H 10 59.5, C 4 H 8 14.4. Use a catalyst containing 65 wt.% Zeolite NTsVM (SiO 2 / Al 2 O 3 = 41 mol / mol, 0.15 wt.% Na 2 O) and 35 wt.% Al 2 O 3 .
Масса слоев катализатора в реакторе возрастает сверху вниз в отношении 1: 1,32: 1,53:2,48 и составляет 60 тонн. Между соседними слоями катализатора встроены три пучка теплообменников высотой 600 мм и диаметром 800 мм из трубок нержавеющей стали диаметром 20 мм с толщиной стенок 2 мм и трубчатый коллектор для подачи охлаждающего газа. Охлаждающий газ имеет следующий состав, мас. %: С2Н6 0,1, С3Н8 15,9, С4Н10 80,0. В качестве хладагента в конвективных теплообменниках используют насыщенный водяной пар 1,6 МПа. Расход пара через каждый пучок теплообменника не превышает 100 т/час. Для изменения охлаждения реакционного потока в зоне конвективных теплообменников изменяют расход хладагента, причем заданная температура реакционного потока на выходе из этой зоны устанавливается через 5-15 минут. Такое же изменение охлаждения реакционного потока достигается при изменении расхода охлаждающего газа за несколько десятков секунд. Затем подача охлаждающего газа через трубчатый коллектор может возвращаться к прежнему значению по мере достижения требуемой интенсивности конвективного теплообмена.The mass of catalyst layers in the reactor increases from top to bottom in a ratio of 1: 1.32: 1.53: 2.48 and is 60 tons. Three bundles of heat exchangers with a height of 600 mm and a diameter of 800 mm from stainless steel tubes with a diameter of 20 mm with a wall thickness of 2 mm and a tubular manifold for supplying cooling gas are built in between the adjacent catalyst layers. The cooling gas has the following composition, wt. %: C 2 H 6 0.1, C 3 H 8 15.9, C 4 H 10 80.0. As a refrigerant in convective heat exchangers, saturated steam of 1.6 MPa is used. The steam flow through each bundle of the heat exchanger does not exceed 100 t / h. To change the cooling of the reaction stream in the zone of convective heat exchangers, the flow rate of the refrigerant is changed, and the desired temperature of the reaction stream at the outlet of this zone is set in 5-15 minutes. The same change in the cooling of the reaction stream is achieved by changing the flow rate of the cooling gas in a few tens of seconds. Then, the supply of cooling gas through the tubular manifold may return to its previous value as the desired convective heat transfer intensity is reached.
В реактор направляют 148,3 т/час сырья, нагретого до 320oС. В каждом слое катализатора превращается около 24% олефинов, содержащихся в сырье, обеспечивая адиабатический нагрев реакционного потока до 345oС, что соответствует суммарному перепаду температуры по слоям 100oС при конверсии сырья около 96%. Расход водяного пара через теплообменники между слоями катализатора составляет около 94,5 т/час и позволяет охлаждать реакционный поток на 22oС, расход охлаждающего газа через трубчатый коллектор составляет 1,1 т/час и позволяет охлаждать реакционный поток после теплообменников на 3oС. Стабильную активность катализатора в реакторе поддерживают, регулируя активность катализатора в слоях описанным выше способом, изменяя температуру реакционного потока посредством охлаждающих средств, размещенных между слоями катализатора. Результаты измерения температуры реакционного потока на выходе из слоев катализатора на протяжение 18 суток показывают, что колебания этого показателя не превышали 2oС при конверсии олефинов 94-96%. При регулировании активности катализатора в реакторе только изменением температуры нагрева сырья через 16 суток конверсия олефинов снизилась с 96 до 87% и продолжала быстро снижаться. Таким образом, описанный способ проведения каталитического процесса позволил увеличить срок стабильной активности катализатора.About 148.3 t / h of feedstock heated to 320 ° C. are sent to the reactor. About 24% of the olefins contained in the feed are converted in each catalyst bed, providing an adiabatic heating of the reaction stream to 345 ° C. , which corresponds to a total temperature drop of 100 ° by layers . With the conversion of raw materials about 96%. The flow of water vapor through the heat exchangers between the catalyst layers is about 94.5 t / h and allows cooling the reaction stream at 22 o C, the flow of cooling gas through the tubular manifold is 1.1 t / h and allows cooling the reaction stream after heat exchangers at 3 o C The stable activity of the catalyst in the reactor is maintained by adjusting the activity of the catalyst in the layers as described above, by changing the temperature of the reaction stream by means of cooling means placed between the catalyst layers. The results of measuring the temperature of the reaction stream at the outlet of the catalyst layers for 18 days show that the fluctuations of this indicator did not exceed 2 o With the conversion of olefins 94-96%. When controlling the activity of the catalyst in the reactor only by changing the heating temperature of the feedstock after 16 days, the conversion of olefins decreased from 96 to 87% and continued to decline rapidly. Thus, the described method for carrying out the catalytic process has allowed to increase the period of stable activity of the catalyst.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002104472/12A RU2206384C1 (en) | 2002-02-21 | 2002-02-21 | Reactor for performing exothermic reactions and method of use of such reactor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002104472/12A RU2206384C1 (en) | 2002-02-21 | 2002-02-21 | Reactor for performing exothermic reactions and method of use of such reactor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2206384C1 true RU2206384C1 (en) | 2003-06-20 |
Family
ID=29211560
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2002104472/12A RU2206384C1 (en) | 2002-02-21 | 2002-02-21 | Reactor for performing exothermic reactions and method of use of such reactor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2206384C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8246915B2 (en) | 2004-01-28 | 2012-08-21 | Shell Oil Company | Heat-exchanger for carrying out an exothermic reaction |
| RU2568809C1 (en) * | 2014-12-11 | 2015-11-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук (ИК СО РАН) | Method for catalytic processing of light hydrocarbon material |
| RU2775262C2 (en) * | 2017-11-21 | 2022-06-28 | Касале Sa | Chemical reactor with adiabatic catalyst layers and axial flow |
-
2002
- 2002-02-21 RU RU2002104472/12A patent/RU2206384C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8246915B2 (en) | 2004-01-28 | 2012-08-21 | Shell Oil Company | Heat-exchanger for carrying out an exothermic reaction |
| RU2568809C1 (en) * | 2014-12-11 | 2015-11-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук (ИК СО РАН) | Method for catalytic processing of light hydrocarbon material |
| RU2775262C2 (en) * | 2017-11-21 | 2022-06-28 | Касале Sa | Chemical reactor with adiabatic catalyst layers and axial flow |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100936420B1 (en) | Reactor and method for producing phosgene | |
| US3541000A (en) | Method and means for treating mixed phase vapor and liquid reactants under exothermic reaction conditions and temperature control | |
| JP3774253B2 (en) | Distribution device for combined bed downflow reactors | |
| DK167242B1 (en) | APPARATUS AND PROCEDURE FOR EXOTHERMAL REACTIONS | |
| EP0308034B1 (en) | Multitube reactor | |
| US4714592A (en) | Radial flow catalytic reactor including heat exchange apparatus within the bed | |
| JP5615812B2 (en) | Improved quench zone design using spray nozzles | |
| US4067902A (en) | Mixing two immiscible fluids of differing density | |
| US2887365A (en) | Catalytic reactor | |
| EP0002298B1 (en) | Process and apparatus for the removal of ammonium carbamate from a urea-synthesis solution | |
| KR20100114909A (en) | Multi-passage thermal sheeting and heat exchanger equipped therewith | |
| IL28027A (en) | Method and apparatus for multiple-stage contact of reactants | |
| JP7259062B2 (en) | Hydrotreating reactor interior with reduced height | |
| NO175354B (en) | Method and apparatus for controlling or controlling the heat level of a powdered solid | |
| US3505111A (en) | Process and device for the continuous concentration-crystallization of sugar syrups | |
| RU2206384C1 (en) | Reactor for performing exothermic reactions and method of use of such reactor | |
| UA48177C2 (en) | Method and reactor for formaldehyde heterogeneous exothermic synthesis | |
| CA3129097C (en) | Hydroprocessing reactor internals having reduced height | |
| US6919048B2 (en) | Thin multi-stage catalytic reactor with internal heat exchanger, and use thereof | |
| CA3135867A1 (en) | High pressure strippers for use in urea plants | |
| US7186389B2 (en) | Method for carrying out chemical reactions in pseudo-isothermal conditions | |
| US4293025A (en) | Method and apparatus for the distribution of liquid-vapor mixture | |
| US11207650B1 (en) | Hydroprocessing reactor internals having reduced height | |
| US3492099A (en) | Parallel gas flow reactor | |
| US5545382A (en) | Process and apparatus for discharging particles and fluids from flow channels |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB4A | Licence on use of patent |
Effective date: 20051117 |
|
| QZ4A | Changes in the licence of a patent |
Effective date: 20051117 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120222 |