RU2417833C2 - Способ и устройство для нагнетания кислорода в реакционный газ, протекающий через реактор синтеза - Google Patents

Способ и устройство для нагнетания кислорода в реакционный газ, протекающий через реактор синтеза Download PDF

Info

Publication number
RU2417833C2
RU2417833C2 RU2009122697/05A RU2009122697A RU2417833C2 RU 2417833 C2 RU2417833 C2 RU 2417833C2 RU 2009122697/05 A RU2009122697/05 A RU 2009122697/05A RU 2009122697 A RU2009122697 A RU 2009122697A RU 2417833 C2 RU2417833 C2 RU 2417833C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gas
oxygen
synthesis reactor
reaction gas
pipes
Prior art date
Application number
RU2009122697/05A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2009122697A (ru
Inventor
Макс ХАЙНРИТЦ-АДРИАН (DE)
Макс Хайнритц-Адриан
Штефан ХАМЕЛЬ (DE)
Штефан Хамель
Лотар ЗЕМРАУ (DE)
Лотар Земрау
Original Assignee
Уде Гмбх
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 Уде Гмбх filed Critical Уде Гмбх
Publication of RU2009122697A publication Critical patent/RU2009122697A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2417833C2 publication Critical patent/RU2417833C2/ru

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02Chemical 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
    • B01J8/0242Chemical 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 the fluid flow within the bed being predominantly vertical
    • B01J8/025Chemical 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 the fluid flow within the bed being predominantly vertical in a cylindrical shaped bed
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/30Injector mixers
    • B01F25/31Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows
    • B01F25/313Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows wherein additional components are introduced in the centre of the conduit
    • B01F25/3132Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows wherein additional components are introduced in the centre of the conduit by using two or more injector devices
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/10Mixing gases with gases
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/20Jet mixers, i.e. mixers using high-speed fluid streams
    • B01F25/23Mixing by intersecting jets
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02Chemical 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
    • B01J8/0278Feeding reactive fluids
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008Controlling the process
    • B01J2208/00017Controlling the temperature
    • B01J2208/00106Controlling the temperature by indirect heat exchange
    • B01J2208/00168Controlling the temperature by indirect heat exchange with heat exchange elements outside the bed of solid particles
    • B01J2208/00212Plates; Jackets; Cylinders
    • B01J2208/00221Plates; Jackets; Cylinders comprising baffles for guiding the flow of the heat exchange medium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008Controlling the process
    • B01J2208/00654Controlling the process by measures relating to the particulate material
    • B01J2208/00707Fouling

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Feeding, Discharge, Calcimining, Fusing, And Gas-Generation Devices (AREA)

Abstract

Изобретение относится к реактору синтеза. Реактор синтеза содержит устройство для подачи кислорода в реакционный газ, причем кислород и реакционный газ имеют разные температуры, причем в направлении течения реакционного газа перед устройством для размещения набивки катализатора предусмотрен распределительный элемент, содержащий корпус распределителя, две трубные решетки и множество газопроводных труб для проведения реакционного газа. Перпендикулярно газопроводным трубам установлена одна направляющая перегородка, которая делит промежуточное пространство на две распределительные камеры. В первую в направлении течения распределительную камеру ведет одна линия газоснабжения, через которую можно подавать кислород. В направлении течения предусмотрена нижняя трубная решетка с множеством отверстий в форме сопел для подачи кислорода в промежуточное пространство. Под нижней трубной решеткой предусмотрена зона смешения газов, не содержащая твердых веществ. Способ нагнетания кислорода в реакционный газ заключается в том, что кислород покидает отдельное сопло со скоростью газа, по меньшей мере, 60 м/с, предпочтительно, по меньшей мере, 100 м/с и еще более предпочтительно, по меньшей мере, 140 м/с. Изобретение обеспечивает реактор синтеза, который конструктивно выполнен просто и позволяет надежное проведение процесса. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Изобретение относится к реактору синтеза, который содержит устройство для нагнетания кислородсодержащего газа в реакционный газ, протекающий через реактор синтеза, причем нагнетаемый кислородсодержащий газ и реакционный газ имеют разные температуры, причем в направлении течения реакционного газа перед устройством для размещения набивки катализатора предусмотрен элемент для распределения кислорода, состоящий из корпуса распределителя с двумя трубными решетками и множеством газопроводных труб для проведения реакционного газа, и кислород может подаваться в промежуток вокруг и между газопроводными трубами. При этом перпендикулярно газопроводным трубам установлена, по меньшей мере, одна направляющая перегородка, которая разделяет промежуточное пространство, по меньшей мере, на две распределительные камеры, причем распределительные камеры гидравлически соединены друг с другом через одно или несколько отверстий или переходят друг в друга. Кроме того, в первую распределительную камеру ведет линия газоснабжения, через которую можно подавать кислород, и нижняя в направлении течения трубная решетка снабжена множеством отверстий в форме сопел, высверленных отверстий или подобного, через которые кислород может поступать в промежуточное пространство и проводиться в предусмотренную под нижней трубной решеткой зону смешения газов, не содержащую твердых веществ. При этом подача кислородсодержащего газа и реакционного газа в зону смешения согласно изобретению происходит таким образом, чтобы смешение достигалось до того, как газовая смесь войдет в набивку катализатора, где затем протекают желаемые реакции. Для этого расстояние между концом сопла и поверхностью слоя катализатора в идеале выбирают так, чтобы смешение происходило, а реакции в области смешения еще не шли или шли в очень незначительной степени.
Газораспределительные системы для реакторов синтеза широко описаны в уровне техники. Документ US 6267912 B1 раскрывает реактор синтеза с распределительной системой, у которой каждый канал, через который идет реакционный газ, соединен с одним или несколькими каналами, в которых течет вводимый газ. Предлагаемая распределительная система конструктивно очень затратная, и существует проблема выбора сечения канала так, чтобы точно установить требуемые парциальные потоки реакционного газа и вводимого газа.
Далее, известны системы, у которых реакционный газ течет через множество газопроводных труб, а вводимый газ в распределительной камере омывает эти газопроводные трубы и через одно или несколько отверстий входит непосредственно в эти газопроводные трубы и там смешивается. Реакторы синтеза с подобным газораспределительным устройством описаны в документах US 5106590 A, DE 3875305 T2 или WO 02/078837 A1. В этих устройствах остается проблема, что уже при незначительно различающихся сечениях отверстий, при незначительных погрешностях изготовления или разностях давлений в газопроводных трубах они по-разному снабжаются вводимым газом. Так как перед слоем катализатора не происходит никакого радиального перемешивания, эта ветвь газа проходит через слой катализатора, так что конверсия снижается. В документе DE 10 2004024957 A1 показано похожее распределительное устройство, причем оно ставится на засыпку катализатора или прилегает к ней. Здесь существует проблема, что входящая в катализатор струя горячего газа при неоптимальном расположении будет выжигать дыры в засыпке.
В документах WO 03/004405 A1 и JP 2003-013072 A описаны способ и устройство для получения синтез-газа автотермическим риформингом (ATR). При этом кислородсодержащий газ смешивают с реакционным газом так, чтобы он частично окислялся прежде, чем газовая смесь дойдет до следующего слоя катализатора. Распределительное устройство при этом выполнено так, чтобы кислородсодержащий газ проходил через внутреннюю часть сопла, а реакционный газ подавался через наружный концентрический кольцевой зазор, причем конструктивное оформление осуществляется так, чтобы образовать как можно более стабильное диффузионное пламя. Кроме того, внутри распределителя предусмотрен перфорированный лист, с помощью которого создается искусственное падение давления, которое должно способствовать тому, чтобы реакционный газ в количественном отношении распределялся по концентрическому кольцевому зазору как можно равномернее. Таким образом, предложенное там устройство имеет целью не чистое смешение, максимально без реакции, а представляет собой устройство полного сжигания, в которое проводится парциальное окисление через большое число отдельных горелок в стабильном пламени.
В отличие от настоящего изобретения, которое в идеальном случае позволяет только смешение, но не реакцию или лишь малый выход реакции перед вводом газовой смеси в слой катализатора, в документах WO 03/004405 A1 и JP 2003-013072 A целенаправленное парциальное окисление реакционного газа проводится так, чтобы на выполненных коаксиальными соплах образовывалось как можно более стабильное пламя. Кроме того, в WO 03/004405 A1 и JP 2003-013072 A, в противоположность настоящему устройству, реакционный газ проводится к горелкам внутри распределительного устройства, а кислородсодержащий газ через аксиальные трубы. Отсюда получается большой, наполненный кислородом объем, находящийся в направлении течения перед распределительным устройством. В настоящем же изобретении кислородсодержащий газ находится только внутри ограниченного объема устройства распределения кислорода, что не в последнюю очередь следует предпочесть из соображений техники безопасности.
В публикации WO 2007/045457 представлено смесительное устройство, которое смешивает кислород и реакционный газ, причем кислород проводится через аксиальные трубы и через находящееся на конце аксиальных труб распределительное устройство распределяется в радиальном и аксиальном направлении в реакционный газ. При этом аксиальные трубы выступают через опорную плиту в зону смешения. Реакционный газ проводится снаружи аксиальных труб и подается в зону смешения через щели или отверстия.
Исследования показали, что трубы, выступающие из трубных решеток, образуют зоны с неблагоприятными гидравлическими условиями и рециркуляцией, в частности, между решеткой и концом труб. Это отрицательно влияет на смешение, а также настолько удлиняет время пребывания части газовой смеси или отдельных газов, так что локально реакции могут протекать в усиленной степени. По этой причине в настоящем изобретении аксиальные трубы изолируют заподлицо с нижней трубной решеткой и, как мера для нагнетания, сочетают определенные сопла с характеристиками геометрического расположения аксиальных труб и пространственным расположением слоя катализатора, так как только так смешение можно провести в желаемой форме.
Далее, в WO 2007/045457 в распределительном устройстве не предусматривается никакой отражательной или направляющей перегородки. Из-за этого в случае отличающихся температур обоих газов в распределительном устройстве также неизбежно будет устанавливаться распределение температур газа, прежде чем он достигнет области смешения. Это оказывает отрицательное влияние на равномерное распределение массового потока через предусмотренные выходные щели, а также смешение после выхода в область смешения из-за локально отличающихся температур, и тем самым из-за разных показателей качества, будут неравномерными по сечению реактора. В противоположность этому настоящее изобретение предусматривает проведение потока и увеличение времени пребывания в камере распределения кислорода благодаря направляющим перегородкам, вследствие чего достигается однородная температура кислорода до того, как он пройдет через сопла в область смешения. Однородность температуры внутри коробки перед выходом из сопла является предпосылкой, чтобы обеспечить равномерное протекание через сопла по всему сечению реактора и, тем самым, равномерную подачу в область смешения. Устройство позволяет установить однородную температуру кислорода также и при высокой разнице температур реакционного газа и кислорода и при больших сечениях реактора и, тем самым, больших размерах устройства распределения кислорода.
Таким образом, по-прежнему стоит задача разработать реактор синтеза, который конструктивно выполнен просто и который позволяет надежное проведение процесса.
Эта задача решена реактором синтеза согласно изобретению с устройством нагнетания кислорода, причем кислород может находиться в чистой форме, как воздух или смешанным с инертным газом или водяным паром. Этот кислородсодержащий газ можно вводить в реакционный газ, который протекает через реактор синтеза, применяющийся, например, в установке оксидегидрирования, причем кислородсодержащий газ и реакционный газ имеют разные температуры, причем в направлении течения реакционного газа перед устройством для размещения набивки катализатора предусмотрен элемент для распределения кислорода из двух трубных решеток и множества газопроводных труб для проведения реакционного газа, и кислород можно подавать в промежуточное пространство вокруг газопроводных труб и между ними, причем
i) перпендикулярно газопроводным трубам установлена, по меньшей мере, одна направляющая перегородка, которая делит промежуток, по меньшей мере, на две распределительные камеры, причем распределительные камеры гидродинамически соединены друг с другом через одно или несколько отверстий или переходят друг в друга, и
ii) по меньшей мере, одна линия газоснабжения ведет в первую в направлении течения распределительную камеру, через которую можно подавать кислород, и
iii) предусмотрена нижняя в направлении течения трубная решетка с множеством отверстий в форме сопел, высверленных отверстий или подобных элементов, через которые кислород может проникать в промежуточное пространство, причем
iv) под нижней трубной решеткой предусмотрена зона смешения газов, не содержащая твердых веществ.
При этом расстояние между соплами, высверленными отверстиями или подобными элементами и поверхностью набивки катализатора в соответствии с реальными потоками составляет лучше всего, по меньшей мере, 40 мм, самое большее 250 мм, но предпочтительно 120 мм.
При увеличении разности температур между кислородсодержащим газом и реакционным газом реактор синтеза можно улучшить в этом отношении тем, что используются несколько направляющих перегородок. При этом направляющие перегородки лучше всего наклонять так, чтобы выше высверленных отверстий или сопел в радиальном направлении проходило выравнивание давления.
В одном улучшенном варианте предусматривается, чтобы отверстия или сопла, которые расположены в нижней трубной решетке, проходили под углом к вертикали. Наклон в идеале осуществляется в тангенциальном направлении. Благодаря этому предотвращается прямое натекание на стенки реактора.
Следующее улучшение состоит в том, чтобы так ориентировать каждое отверстие или сопла установить так, чтобы они были ориентированы в направлении на ось отдельной газопроводной трубы ниже выпуска этой соответствующей газопроводной трубы, благодаря чему гарантируется, что каждой отдельной струе реакционного газа будет соответствовать, по меньшей мере, одна струя O2 как непосредственный компонент реакции. При работе согласно предписанию в зоне смешения под нижней трубной решеткой образуется множество мелких зон смешения. При этом можно также предусмотреть, чтобы несколько отверстий или сопел были направлены на ось одной газопроводной трубы ниже выпуска этой соответствующей газопроводной трубы.
В одной предпочтительной форме осуществления газопроводные трубы для проведения реакционного газа расположены по отношению друг к другу в форме концентрических колец внутри реактора. При этом эффективность процесса смешения в зоне смешения можно улучшить, если газопроводные трубы расположены под углом в 45°, 30° или 60° друг к другу.
Кроме того, изобретение относится к способу с применением реактора синтеза согласно одной из указанных выше форм осуществления, при котором кислород выходит из распылительного сопла со скоростью газа, по меньшей мере, 60 м/с, предпочтительно, по меньшей мере, 100 м/с и в идеале, по меньшей мере, 140 м/с.
В одном предпочтительном варианте способа кислород полностью или почти полностью смешивается с выходящим из газопроводных труб реакционным газом перед входом в набивку катализатора. Чтобы в засыпке катализатора желаемая реакция протекала наиболее оптимально, целью является получить как можно более однородное смешение кислородсодержащего газа и реакционного газа, пока смесь не дошла до засыпки катализатора. Если смешение не идеально, на поверхности засыпки катализатора возникают локальные струи, которые имеют более высокую или более низкую концентрацию кислорода, чем при идеальном перемешивании. Таким образом, добротность смешения можно выразить через локальные отклонения концентрации кислорода в газовой смеси от идеального среднего значения концентрации кислорода в смеси на поверхности слоя катализатора. Почти полное смешение достигается, когда локальная концентрация кислорода в смеси реакционного газа и подводимого кислорода на входе в слой катализатора не ниже минимальной концентрации кислорода в 60% от средней концентрации кислорода при идеальном смешении. Предпочтительно она должна быть выше 80% и еще более предпочтительно выше 90% от средней концентрации O2.
В этом отношении способ можно улучшить тем, чтобы разница температур кислорода в элементе распределения кислорода, на выходе в зону смешения газов во всех соплах составляла менее 100°C. Предпочтительно, разность температур составляет менее 50°C, и в идеале она меньше 30°C. На протекание через сопла влияют рабочие условия, такие как давление и температура, и в свою очередь зависящие от них свойства веществ, такие как плотность и вязкость. При едином исходном давлении через все сопла будет течь тем более однородный поток, чем равномернее распределение температуры кислородсодержащего газа в элементе распределения кислорода.
Причиной неодинакового распределения температуры кислорода в элементе, распределяющем кислород, является то, что кислород, подаваемый в распределительный элемент, и реакционный газ, подаваемый через газопроводные трубы элемента, распределяющего кислород, по технологическим причинам имеют разные температуры. Поэтому между кислородом и реакционным газом происходит непрямой теплообмен через газопроводные трубы. Так как в реальных реакторах могут реализовываться диаметры до нескольких метров, из-за очень разных путей течения и связанных с этим очень разных времен пребывания кислорода, от места подачи в элемент, распределяющий кислород, до выходных сопел, возникают высокие разницы температур на отдельных соплах. Эти разницы температур на выходных соплах в свою очередь вызывают разное протекание через сопла, что со своей стороны ведет к неравномерному распределению кислорода по сечению реактора. С прежними конструкциями невозможно достичь такой сравнительно однородной температуры кислородсодержащего газа внутри элемента, распределяющего кислород.
Лучше всего осуществлять способ так, чтобы теплообмен с текущим кислородом проходил на газопроводных трубах и в объеме вокруг газопроводных труб, чтобы кислород при входе в зону смешения газов имел по существу такую же температуру, как реакционный газ в этом месте.
На фиг.1 показан в разрезе реактор синтеза согласно изобретению и содержащееся в нем распределительное устройство 1 в одной частной форме осуществления. Распределительное устройство 1 встроено в реактор синтеза, который показан только фрагментами. Можно видеть наружную стенку 2 реактора синтеза, которая в области основания распределительного устройства 1 имеет фланец 3, разделяющий реактор синтеза на верхний сегмент 4 реактора и нижний сегмент 5 реактора. На определенном расстоянии под распределительным устройством 1 и в области нижнего сегмента 5 реактора расположена засыпка 6 катализатора. Газовое пространство ниже распределительного устройства 1 представляет собой зону 7 смешения, в которой реакционный газ и кислород смешиваются и затем текут через засыпку 6 катализатора, причем там собственно и протекает реакция синтеза. После засыпки 6 катализатора газ внизу реактора синтеза поворачивает (не показано) в центральную трубу 8 и выходит из реактора синтеза через непоказанное выходное отверстие, причем направление силы тяжести обозначено позицией 9.
Основными элементами распределительного устройства 1, показанного на фиг.1, являются кольцевой корпус 10 распределителя, содержащий верхнюю трубную решетку 11 и нижнюю трубную решетку 12, а также несколько линий 13 газоснабжения, которые ведут в корпус 10 распределителя, причем на фиг.1 показана только одна линия 13 газоснабжения. В корпусе 10 распределителя установлено множество вертикальных газопроводных труб 14, которые делают возможным протекание через корпус 10 распределителя, соединяя внутреннее пространство верхнего сегмента 4 реактора с зоной 7 смешения. В нижней трубной решетке 12 расположено множество сопел 15, число которых идентично числу газопроводных труб 14. Кроме того, параллельно трубным решеткам 11 и 12 и перпендикулярно газопроводным трубам 14 в корпусе 10 распределителя установлена концентрическая направляющая перегородка 17, чтобы разделить внутреннее пространство корпуса 10 распределителя на верхнюю распределительную камеру 18 и нижнюю распределительную камеру 19. Оба объема в области стенки центральной трубы 20 гидравлически соединены друг с другом.
При работе согласно предписанию кислородсодержащий газ проводится в направлении стрелки 16 по линии 13 газоснабжения и входит во внутренний объем корпуса 10 распределителя. Направляющей перегородкой 17 кислородсодержащий газ направляется в верхнюю распределительную камеру 18 радиально в направлении центральной трубы 8, причем обтекаются газопроводные трубы 14, и происходит теплообмен. Затем кислородсодержащий газ входит у края направляющей перегородки 17 вблизи стенки 20 центральной трубы в нижнюю распределительную камеру 19 и выходит из нее через сопла 15, которые ведут в зону 7 смешения. Там кислородсодержащий газ встречается с реакционным газом, который течет в направлении стрелки 21 от верхнего сегмента 4 реактора и через газопроводные трубы 14 в зону 7 смешения. Смесь кислородсодержащего газа и реакционного газа течет в направлении стрелки 22 через засыпку 6 катализатора, где протекает собственно реакция синтеза.
Фиг.2 показывает вид снизу нижней трубной решетки 12, причем показан только один фрагмент. Видно, что газопроводные трубы 14 и сопла 15 расположены на концентрических круговых траекториях 23 и 24. При этом газопроводные трубы 14 и сопла 15 расположены вдоль круговой траектории поочередно.
На фиг.3 в виде в разрезе показана эта же нижняя трубная решетка 13, чтобы пояснить наклон сопел 15. Ось 25 вращения сопла 15 наклонена к вертикали под углом α и направлена на ось 26 вращения непосредственно соседней газопроводной трубы 14. Таким образом, сталкиваются одна обогащенная кислородом газовая струя, которая идет из нижней распределительной камеры 19 и через сопло 15 выходит с высоким импульсом в зону 7 смешения, и одна струя реакционного газа, входящая в зону 7 смешения перпендикулярно сверху через газопроводную трубу 14. Обе эти газовые струи сталкиваются друг с другом на определенном расстоянии под нижней трубной решеткой 12 и при этом смешиваются, до того как смесь войдет в засыпку 6 катализатора.
Список ссылочных позиций
1 - распределительное устройство
2 - наружная стенка
3 - фланец
4 - сегмент реактора (верхний)
5 - сегмент реактора (нижний)
6 - засыпка катализатора
7 - зона смешения
8 - центральная труба
9 - направление силы тяжести
10 - корпус распределителя
11 - верхняя трубная решетка
12 - нижняя трубная решетка
13 - линия газоснабжения
14 - газопроводная труба
15 - сопло
16 - стрелка, направление течения
17 - направляющая перегородка
18 - распределительная камера (верхняя)
19 - распределительная камера (нижняя)
20 - стенка центральной трубы
21 - стрелка, направление течения
22 - стрелка, направление течения
23 - круговая траектория
24 - круговая траектория
25 - ось вращения
26 - ось вращения

Claims (16)

1. Реактор синтеза, содержащий устройство для подачи кислорода, который находится либо в чистой форме, либо как воздух, либо смешанным с инертным газом или водяным паром, в реакционный газ, который протекает через реактор синтеза, применяющийся, например, в установке оксидегидрирования, причем кислород и реакционный газ имеют разные температуры, причем в направлении течения реакционного газа перед устройством для размещения набивки катализатора предусмотрен распределительный элемент, содержащий корпус распределителя, две трубные решетки и множество газопроводных труб для проведения реакционного газа, и возможна подача кислорода в пространство между газопроводными трубами, отличающийся тем, что
перпендикулярно газопроводным трубам установлена, по меньшей мере, одна направляющая перегородка, которая делит промежуточное пространство, по меньшей мере, на две распределительные камеры, причем распределительные камеры гидродинамически соединены друг с другом одним или несколькими отверстиями или переходят друг в друга, и
в первую в направлении течения распределительную камеру ведет, по меньшей мере, одна линия газоснабжения, через которую можно подавать кислород, и
предусмотрена нижняя в направлении течения трубная решетка с множеством отверстий в форме сопел, высверленных отверстий или подобных элементов для подачи кислорода в промежуточное пространство, причем
под нижней трубной решеткой предусмотрена зона смешения газов, не содержащая твердых веществ.
2. Реактор синтеза по п.1, отличающийся тем, что расстояние высверленных отверстий или отверстий от поверхности набивки катализатора составляет, по меньшей мере, 40 мм, самое большее 250 мм, но предпочтительно 120 мм.
3. Реактор синтеза по п.1 или 2, отличающийся тем, что высверленные отверстия или сопла, которые расположены в нижней трубной решетке, проходят с наклоном к вертикали.
4. Реактор синтеза по п.3, отличающийся тем, что высверленные отверстия или сопла наклонены к вертикали в тангенциальном направлении.
5. Реактор синтеза по п.3, отличающийся тем, что каждое отверстие или сопло ориентировано в направлении на ось отдельной газопроводной трубы ниже выпуска этой соответствующей газопроводной трубы, причем на ось газопроводных труб ниже выпуска этой соответствующей газопроводной трубы могут быть ориентированы также несколько отверстий или сопел.
6. Реактор синтеза по п.4, отличающийся тем, что каждое отверстие или сопло ориентировано в направлении на ось отдельной газопроводной трубы ниже выпуска этой соответствующей газопроводной трубы, причем на ось газопроводных труб ниже выпуска этой соответствующей газопроводной трубы могут быть ориентированы также несколько отверстий или сопел.
7. Реактор синтеза по одному из пп.1, 2, 4-6, отличающийся тем, что газопроводные трубы для проведения реакционного газа расположены относительно друг друга в форме концентрических колец внутри реактора.
8. Реактор синтеза по п.3, отличающийся тем, что газопроводные трубы для проведения реакционного газа расположены относительно друг друга в форме концентрических колец внутри реактора.
9. Реактор синтеза по одному из пп.1, 2, 4-6, 8, отличающийся тем, что газопроводные трубы расположены под углом 45°, или 30°, или 60° друг к другу.
10. Реактор синтеза по п.3, отличающийся тем, что газопроводные трубы расположены под углом 45°, или 30°, или 60° друг к другу.
11. Реактор синтеза по п.7, отличающийся тем, что газопроводные трубы расположены под углом 45°, или 30°, или 60° друг к другу.
12. Способ с применением реактора синтеза по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что кислород покидает отдельное сопло со скоростью газа, по меньшей мере, 60 м/с, предпочтительно, по меньшей мере, 100 м/с и еще более предпочтительно, по меньшей мере, 140 м/с.
13. Способ по п.12, отличающийся тем, что кислород полностью или почти полностью перемешивается с реакционным газом, выходящим из газопроводных труб, до входа в набивку катализатора, причем почти полное перемешивание достигается, если минимальная концентрация выходящего кислорода в газе составляет выше 60%, предпочтительно выше 80% и еще более предпочтительно выше 90% от средней концентрации кислорода.
14. Способ по п.12 или 13, отличающийся тем, что температура кислорода на входе в зону смешения газов на всех соплах равна или почти равна, причем приблизительно равная температура достигается, если разница температур между соплами составляет менее 100°С, предпочтительно менее 50°С и еще более предпочтительно менее 30°С.
15. Способ по п.12 или 13, отличающийся тем, что теплообмен с кислородом на газопроводных трубах и в пространстве вокруг газопроводных труб происходит так, что кислород при входе в зону смешения газов имеет, по существу, такую же температуру, как и реакционный газ в этом месте.
16. Способ по п.14, отличающийся тем, что теплообмен с кислородом на газопроводных трубах и в пространстве вокруг газопроводных труб происходит так, что кислород при входе в зону смешения газов имеет, по существу, такую же температуру, как и реакционный газ в этом месте.
RU2009122697/05A 2006-11-16 2007-11-05 Способ и устройство для нагнетания кислорода в реакционный газ, протекающий через реактор синтеза RU2417833C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102006054415A DE102006054415A1 (de) 2006-11-16 2006-11-16 Verfahren und Vorrichtung zum Eindüsen von Sauerstoff in ein einen Synthesereaktor durchströmendes Reaktionsgas
DE102006054415.3 2006-11-16

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2009122697A RU2009122697A (ru) 2010-12-27
RU2417833C2 true RU2417833C2 (ru) 2011-05-10

Family

ID=39311262

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009122697/05A RU2417833C2 (ru) 2006-11-16 2007-11-05 Способ и устройство для нагнетания кислорода в реакционный газ, протекающий через реактор синтеза

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20100137670A1 (ru)
EP (1) EP2089148A1 (ru)
JP (1) JP2010510046A (ru)
DE (1) DE102006054415A1 (ru)
NO (1) NO20092245L (ru)
RU (1) RU2417833C2 (ru)
WO (1) WO2008058646A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2643041C2 (ru) * 2012-10-10 2018-01-30 Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. Многослойный реактор с нисходящим потоком, содержащий смесительное устройство, применение этого реактора, а также способ смешения

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012130254A1 (en) * 2011-03-28 2012-10-04 Haldor Topsøe A/S Mixing device
CN102226501B (zh) * 2011-06-21 2013-01-09 成都孚吉科技有限责任公司 固体消泡剂加注装置
CN106669582B (zh) * 2017-01-18 2019-12-03 沈阳化工大学 一种多组分层对称挡板式撞击流混合反应器
EP3546059B8 (en) 2018-03-28 2023-06-21 L'Air Liquide, Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude Apparatus and arrangement for introducing a gas into a main medium in particular in waste water treatment
CN115155349B (zh) * 2022-06-10 2023-11-03 中国石油化工股份有限公司 乙烯与氧气混合器

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1729677A (en) * 1929-10-01 Gas burner
US3409407A (en) * 1967-07-31 1968-11-05 Diamond Shamrock Corp Corrosion resistant flame reactor
US3706534A (en) * 1970-11-03 1972-12-19 Shell Oil Co Mixing nozzle for gases
US4353712A (en) * 1980-07-14 1982-10-12 Texaco Inc. Start-up method for partial oxidation process
US4865820A (en) * 1987-08-14 1989-09-12 Davy Mckee Corporation Gas mixer and distributor for reactor
US5106590A (en) 1990-05-11 1992-04-21 Davy Mckee (London) Limited Gas mixer and distributor with heat exchange between incoming gases
US6267912B1 (en) 1997-04-25 2001-07-31 Exxon Research And Engineering Co. Distributed injection catalytic partial oxidation process and apparatus for producing synthesis gas
JP2000144432A (ja) * 1998-11-04 2000-05-26 Ebara Corp ガス噴射ヘッド
GB0010693D0 (en) * 2000-05-03 2000-06-28 Bp Chem Int Ltd Process for the production of olefins
US20020182132A1 (en) 2000-10-04 2002-12-05 Lesieur Roger R. Fuel gas reformer assemblage
JP2003013072A (ja) * 2001-07-04 2003-01-15 Chiyoda Corp 低級炭化水素ガスから合成ガスを製造する方法とその装置
WO2003004405A1 (en) * 2001-07-04 2003-01-16 Chiyoda Corporation Device and method for manufacturing synthesis gas from low-grade hydrocarbon gas
US7097787B2 (en) * 2002-07-19 2006-08-29 Conocophillips Company Utilization of micro-channel gas distributor to distribute unreacted feed gas into reactors
TW200422289A (en) * 2003-02-18 2004-11-01 Bp Chem Int Ltd Auto thermal cracking reactor
DE10359744A1 (de) * 2003-12-19 2005-07-14 Uhde Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Eindüsen von Sauerstoff in einen Synthesereaktor
DE102004024957A1 (de) 2004-05-22 2005-12-22 Uhde Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Eindüsen von Sauerstoff in ein einen Synthesereaktor durchströmendes Reaktionsgas
ITMI20052002A1 (it) * 2005-10-21 2007-04-22 Eni Spa Dispositivo per miscelare fluidi inserito o combinato ad un reattore

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2643041C2 (ru) * 2012-10-10 2018-01-30 Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. Многослойный реактор с нисходящим потоком, содержащий смесительное устройство, применение этого реактора, а также способ смешения

Also Published As

Publication number Publication date
DE102006054415A1 (de) 2008-05-21
EP2089148A1 (de) 2009-08-19
RU2009122697A (ru) 2010-12-27
US20100137670A1 (en) 2010-06-03
JP2010510046A (ja) 2010-04-02
NO20092245L (no) 2009-08-06
WO2008058646A1 (de) 2008-05-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2417833C2 (ru) Способ и устройство для нагнетания кислорода в реакционный газ, протекающий через реактор синтеза
JP5436859B2 (ja) 反応器に挿入されるか、反応器に組み合わされる液体混合デバイス
SU1711659A3 (ru) Газовый смеситель с распределителем
CA1308256C (en) Vessel for the generation of synthesis gas
JP4085290B2 (ja) 熱交換装置及びその使用方法
JP5276098B2 (ja) 触媒床上で液相及び気相の三相反応を実行するための反応器
RU2434805C2 (ru) Газосмешивающее устройство и устройство для производства синтез-газа
CN101563148B (zh) 用于进行连续氧化脱氢的反应器以及方法
CN102712468A (zh) 生产合成气的方法及烧嘴
NL8800804A (nl) Inrichting voor een endotherme gasreactie.
RU2235058C2 (ru) Способ вторичного риформинга и горелка, предназначенная для его осуществления
US8801814B2 (en) Process and apparatus for thermal partial oxidation of hydrocarbons
CA2640982A1 (en) Staged hydrocarbon/steam reformer apparatus and method
KR20100008339A (ko) 입상 베드를 구비하고 이 베드를 통해 본질적 액상 및 본질적 기상이 흐르는 처리 또는 수소화 처리용 반응기
CA1120697A (en) Air injector nozzle for secondary reformer
EA037139B1 (ru) Конструкция распределителя сырья для реактора аммоксидирования
KR20200078012A (ko) 유동층 촉매 재생기
JP5132938B2 (ja) 合成用反応器に酸素を噴射導入する方法および装置
US4230278A (en) Apparatus for reducing hydrocarbon fuel requirement for Haber ammonia synthesis
JPH0466610B2 (ru)
US9561484B2 (en) Method for revamping a secondary reformer
RU2810333C2 (ru) Способ частичного окисления
RU2009712C1 (ru) Аппарат для проведения паровой каталитической конверсии углеводородов
RU2136359C1 (ru) Реактор для проведения гетерогенного экзотермического синтеза
CN105264292B (zh) 燃烧器

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20121106