RU44066U1 - METHANOL SYNTHESIS REACTOR - Google Patents

METHANOL SYNTHESIS REACTOR Download PDF

Info

Publication number
RU44066U1
RU44066U1 RU2004129829/22U RU2004129829U RU44066U1 RU 44066 U1 RU44066 U1 RU 44066U1 RU 2004129829/22 U RU2004129829/22 U RU 2004129829/22U RU 2004129829 U RU2004129829 U RU 2004129829U RU 44066 U1 RU44066 U1 RU 44066U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
catalyst
baskets
synthesis gas
boilers
reactor
Prior art date
Application number
RU2004129829/22U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
В.Н. Махлай
С.В. Афанасьев
А.В. Макаров
В.А. Семенова
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Тольяттиазот"
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 Открытое акционерное общество "Тольяттиазот" filed Critical Открытое акционерное общество "Тольяттиазот"
Priority to RU2004129829/22U priority Critical patent/RU44066U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU44066U1 publication Critical patent/RU44066U1/en

Links

Abstract

Предлагаемое устройство относится к контактным полочным аппаратам, применяемым для получения метилового спирта из синтез-газа. Реактор представляет аппарат цилиндрической формы длиной 23900 мм и диаметром 2800 мм с размещенными внутри корпуса катализаторными корзинами, разделенными теплообменниками или котлами, содержащий блок дистанционного управления потока синтез-газа по корзинам, состоящий из функционально связанных друг с другом клапанов и датчиков температуры, причем их количество меньше числа катализаторных корзин хотя бы на единицу. Применение предлагаемой полезной модели позволяет предотвратить преждевременный вывод из строя катализатора, выровнить температурный профиль по всей длине аппарата, увеличить производительность установки.The proposed device relates to contact shelf devices used to produce methyl alcohol from synthesis gas. The reactor is a cylindrical apparatus with a length of 23900 mm and a diameter of 2800 mm with catalyst baskets located inside the housing, separated by heat exchangers or boilers, containing a remote control unit for the synthesis gas flow through the baskets, consisting of valves and temperature sensors functionally connected to each other, and their number less than the number of catalyst baskets at least one. The application of the proposed utility model allows to prevent premature failure of the catalyst, align the temperature profile along the entire length of the apparatus, and increase the productivity of the installation.

Description

Предлагаемое устройство относится к контактным аппаратам, применяемым для крупнотоннажного получения метанола из синтез-газа.The proposed device relates to contact devices used for large-scale production of methanol from synthesis gas.

Известна [Nitrogen. 1994. №207. с.24-32] суперколонна (конвертор), представляющая простой двойной теплообменник трубчатого типа, в который катализатор загружен в пространство между внутренними и наружными трубами (Фиг.1).Known [Nitrogen. 1994. No. 207. p.24-32] super-column (converter), representing a simple double tubular heat exchanger, in which the catalyst is loaded into the space between the inner and outer pipes (Figure 1).

Длина труб с катализатором варьирует от 10 до 20 м, исходя из проектных условий для контура синтеза и размеров агрегата.The length of the pipes with the catalyst varies from 10 to 20 m, based on the design conditions for the synthesis loop and the size of the unit.

Подогретый синтез-газ поступает в аппарат и, проходя по внутренним трубкам, соединенным с пространством у днища, дополнительно нагревается до температуры протекания реакции. После этого он направляется в межтрубную область, заполненную катализатором, и выходит из нижней части аппарата. Катализатор охлаждается водой для питания котлов, которая циркулирует в корпусе с получением пара среднего давления, а также находящимся в аппарате газом.The heated synthesis gas enters the apparatus and, passing through the internal tubes connected to the bottom space, is additionally heated to the temperature of the reaction. After that, he goes to the annular region filled with a catalyst, and leaves the lower part of the apparatus. The catalyst is cooled by water to power the boilers, which circulates in the housing to produce medium-pressure steam, as well as gas in the apparatus.

Подобная конструкция обладает рядом достоинств с точки зрения капитальных вложений и эффективности использования энергии. По мнению ее создателей, она позволяет существенно повысить конверсию синтез-газа за один проход и достигнуть производительности 2500 тн метанола в сутки.This design has several advantages in terms of capital investment and energy efficiency. According to its creators, it can significantly increase the conversion of synthesis gas in one pass and achieve a productivity of 2500 tons of methanol per day.

Благодаря своему большому размеру (внешний диаметр 85 мм), наружные трубы в суперколонне обладают большой механической прочностью по сравнению с трубами меньшего диаметра в изотермических реакторах, что позволяет снизить материалоемкость аппарата.Due to its large size (outer diameter 85 mm), the outer pipes in the supercolumn have greater mechanical strength compared to smaller pipes in isothermal reactors, which reduces the material consumption of the apparatus.

К недостаткам данной конструкции следует отнести трудоемкость загрузки катализатора в межтрубное пространство и высокий перепад давления при прохождении синтез-газа через аппарат.The disadvantages of this design include the complexity of loading the catalyst into the annulus and the high pressure drop during the passage of synthesis gas through the apparatus.

Прототипом предлагаемой полезной модели является горизонтальная колонна синтеза метанола, описанная в [Г.Сиоли, Л.Бианчи, Е.Филиппи, Ф.Зарди. Химическая промышленность. 1997. №5. С.63-75].The prototype of the proposed utility model is a horizontal methanol synthesis column described in [G. Sioli, L. Bianchi, E. Filippi, F. Zardi. Chemical industry. 1997. No5. S.63-75].

Она представляет горизонтальный корпус цилиндрической формы, в котором установлены четыре катализаторные корзины и промежуточные теплообменники или котлы (Фиг.2).It represents a horizontal cylindrical casing in which four catalyst baskets and intermediate heat exchangers or boilers are installed (Figure 2).

Каждая катализаторная корзина состоит из следующих элементов:Each catalyst basket consists of the following elements:

- решетки, покрытой проволочной сеткой для удерживания катализатора; она фиксируется стенками аппарата и центральной опорой.- lattice coated with a wire mesh to hold the catalyst; it is fixed by the walls of the apparatus and the central support.

- двух стенок, обеспечивающих боковое удержание катализатора на концах полки;- two walls providing lateral retention of the catalyst at the ends of the shelves;

- защитного экрана в виде секторов, укладываемого сверху катализатора;- a shield in the form of sectors stacked on top of the catalyst;

- вертикального цилиндрического контейнера, в который заключен теплообменник, вставленный непосредственно в стенку, разделяющую две последовательные полки.- a vertical cylindrical container in which a heat exchanger is enclosed, inserted directly into the wall separating two consecutive shelves.

Котлы имеют компоновку корпуса типа ТЕМА «Е» и пучки U-образных труб, в которых давление пара может достигать 25 бар.The boilers have a TEMA "E" type housing layout and bundles of U-shaped pipes in which the vapor pressure can reach 25 bar.

Теплообменники типа газ/газ - конструкции с прямыми трубами и с плавающей головкой. Как теплообменники, так и котлы заключены вертикально в своих корпусах и прикреплены непосредственно к корпусу под давлением при помощи фланцев.Gas / gas heat exchangers - straight pipe and floating head designs. Both heat exchangers and boilers are enclosed vertically in their housings and are attached directly to the housing under pressure using flanges.

Доступ к корзинам возможен через два лаза и камеры теплообменников после извлечения трубных пучков. Вверху корпуса также предусмотрены штуцера для осуществления загрузки катализатора синтеза метанола.Access to the baskets is possible through two manholes and heat exchanger chambers after removing the tube bundles. At the top of the casing, fittings are also provided for loading the methanol synthesis catalyst.

Аппарат работает следующим образом.The device operates as follows.

Свежий синтез-газ поступает в конвертер через входной штуцер внутренним диаметром 750 мм, достигает верха первой полки/слоя и пересекает его в направлении вниз (по обычной схеме «поперечного потока»). На выходе с полки конвертированный газ собирается и направляется в межтрубное пространство теплообменника; проходя вверх, он подогревает исходный сырьевой газ в трубах.Fresh synthesis gas enters the converter through an inlet fitting with an inner diameter of 750 mm, reaches the top of the first shelf / layer and crosses it in the downward direction (according to the usual "cross-flow" pattern). At the outlet of the shelf, the converted gas is collected and sent to the annulus of the heat exchanger; passing up, it heats the feedstock gas in the pipes.

После теплооменника газ поступает на последующие полки, повторяя описанную выше схему, и выходит из аппарата через штуцер, расположенный на противоположном конце реактора.After the heat exchanger, gas enters the subsequent shelves, repeating the above scheme, and leaves the apparatus through a fitting located at the opposite end of the reactor.

Особенностями известной полезной модели являются:Features of the known utility model are:

- простая конструкция с механической точки зрения: катализаторные корзины представляют собой пустые контейнеры, без сложных внутренних деталей, таких как трубная обвязка, змеевики и т.д.;- a simple design from a mechanical point of view: the catalyst baskets are empty containers, without complex internal parts, such as piping, coils, etc .;

- независимый доступ к каждой катализаторной полке непосредственно с уровня поверхности земли.- Independent access to each catalyst shelf directly from ground level.

К недостаткам данной полезной модели следует отнести возможность спекания катализаторного слоя, преимущественно в первой по ходу синтез-газа корзине из-за отсутствия теплосъема. В этом случае сокращается поступление синтез-газа в другие секции реактора и он должен быть аварийно остановлен для перегрузки катализатора, что обусловливает снижение производительности всей метанольной установки.The disadvantages of this utility model include the possibility of sintering of the catalyst layer, mainly in the first basket along the synthesis gas due to the lack of heat removal. In this case, the flow of synthesis gas to other sections of the reactor is reduced and it must be stopped accidentally to overload the catalyst, which leads to a decrease in the productivity of the entire methanol plant.

Задачей полезной модели является совершенствование ее конструкции с одновременным повышением эффективности в процессе эксплуатации.The objective of the utility model is to improve its design with a simultaneous increase in efficiency during operation.

Поставленная задача достигается тем, что цилиндрический реактор синтеза метанола с размещенными внутри корпуса катализаторными корзинами, разделенными встроенными теплообменниками или котлами, дополнен блоком разделения потока синтез-газа, дистанционно управляющим его подачу по корзинам, состоящим из функционально связанных друг с другом клапанов и регистрирующих температуру датчиков, а их количество меньше числа катализаторных корзин хотя бы на единицу.The task is achieved in that the cylindrical methanol synthesis reactor with catalyst baskets located inside the housing separated by built-in heat exchangers or boilers is supplemented by a synthesis gas flow separation unit that remotely controls its supply through baskets consisting of valves functionally connected to each other and temperature sensors , and their number is less than the number of catalyst baskets by at least one.

На фиг.3 показан общий вид предлагаемой полезной модели.Figure 3 shows a General view of the proposed utility model.

Реактор представляет горизонтальный сварной аппарат, изготовленный из углеродистой стали SA-387.11.C12 длиной 23900 мм и диаметром 2800 мм, рассчитанный на рабочее давление 10,28 МПа.The reactor is a horizontal welder made of carbon steel SA-387.11.C12 with a length of 23900 mm and a diameter of 2800 mm, designed for an operating pressure of 10.28 MPa.

Для дистанционного управления потоком конвертированного газа по катализаторным корзинам установлен блок, состоящий из датчиков температуры и клапанов, установленных в первых трех секциях аппарата с помощью штуцеров. Открытия клапанов на требуемую пропускную способность происходит при достижении максимально допустимой температуры конвертированного газа, выходящего внизу катализаторных корзин.For remote control of the converted gas flow through the catalyst baskets, a unit is installed consisting of temperature sensors and valves installed in the first three sections of the apparatus with fittings. Opening the valves to the required throughput occurs when the maximum permissible temperature of the converted gas is reached, leaving the bottom of the catalyst baskets.

Полезная модель работает следующим образом.The utility model works as follows.

Свежий синтез-газ поступает в конвертер через входной штуцер, достигает первой верхней полки катализатора и направляется вниз.Fresh synthesis gas enters the converter through the inlet fitting, reaches the first upper shelf of the catalyst and goes down.

Установленный внизу реактора датчик температуры функционально связан с работой клапана и при достижении ее критического значения, определяемой свойствами катализатора, дает команду клапану на требуемую степень открытия. При этом часть синтез-газа по байпасной линии сбрасывается в нижнюю часть аппарата и вместе с конвертированным газом направляется в теплообменник и далее на полку второй корзины. В свою очередь уменьшение объема синтез-газа, проходящего через первую катализаторную корзину, выравнивает в ней температурный профиль и, соответственно, снижает скорость протекания побочных реакций.The temperature sensor installed at the bottom of the reactor is functionally connected with the operation of the valve and upon reaching its critical value, determined by the properties of the catalyst, gives the valve a command for the required degree of opening. In this case, part of the synthesis gas is discharged via the bypass line to the lower part of the apparatus and, together with the converted gas, is sent to the heat exchanger and then to the shelf of the second basket. In turn, a decrease in the volume of synthesis gas passing through the first catalyst basket equalizes the temperature profile in it and, accordingly, reduces the rate of adverse reactions.

Работа управляющих клапанов по другим секциям аппарата аналогична рассмотренному примеру.The operation of control valves in other sections of the apparatus is similar to the considered example.

Внедрение заявленной полезной модели позволит существенно продлить срок службы катализатора синтеза метанола за счет выравнивания The implementation of the claimed utility model will significantly extend the life of the catalyst for the synthesis of methanol due to alignment

температурного профиля по всей длине аппарата и увеличить тем самым производительность установки.temperature profile along the entire length of the apparatus and thereby increase the productivity of the installation.

Claims (1)

Реактор синтеза метанола цилиндрической формы с размещенными внутри корпуса катализаторными корзинами, разделенными теплообменниками или котлами, отличающийся тем, что дополнительно содержит блок дистанционного управления потока синтез-газа по корзинам, состоящим из функционально связанных друг с другом клапанов и датчиков температуры, а их количество меньше числа катализаторных корзин хотя бы на единицу.A cylindrical methanol synthesis reactor with catalyst baskets inside the housing separated by heat exchangers or boilers, characterized in that it further comprises a remote control unit for the synthesis gas flow through baskets consisting of valves and temperature sensors functionally connected to each other, and their number is less than the number catalyst baskets at least one.
Figure 00000001
Figure 00000001
RU2004129829/22U 2004-10-12 2004-10-12 METHANOL SYNTHESIS REACTOR RU44066U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004129829/22U RU44066U1 (en) 2004-10-12 2004-10-12 METHANOL SYNTHESIS REACTOR

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004129829/22U RU44066U1 (en) 2004-10-12 2004-10-12 METHANOL SYNTHESIS REACTOR

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU44066U1 true RU44066U1 (en) 2005-02-27

Family

ID=35286800

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004129829/22U RU44066U1 (en) 2004-10-12 2004-10-12 METHANOL SYNTHESIS REACTOR

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU44066U1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU173095U1 (en) * 2016-12-09 2017-08-11 Общество с ограниченной ответственностью "Новые газовые технологии - синтез" (ООО "НГТ - синтез") BUILT-IN MIXING HEAT EXCHANGER
RU2698200C1 (en) * 2018-12-04 2019-08-23 Сергей Васильевич Афанасьев Methanol synthesis method
  • 2004

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU173095U1 (en) * 2016-12-09 2017-08-11 Общество с ограниченной ответственностью "Новые газовые технологии - синтез" (ООО "НГТ - синтез") BUILT-IN MIXING HEAT EXCHANGER
RU2698200C1 (en) * 2018-12-04 2019-08-23 Сергей Васильевич Афанасьев Methanol synthesis method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6926873B1 (en) Reactor in particular for exothermic reactions
CN105457563A (en) Isothermal shift reactor with built-in tube bundle
WO2013004448A1 (en) Heat exchange reactor
CN103240036A (en) Temperature stress resistant heat transfer reactor and composite device and application thereof
CN203075923U (en) Axial-radial constant-temperature conversion reactor
CN204182370U (en) A kind of Radial Flow byproduct steam formula isothermal change furnace
CN101279227B (en) Membrane type wall reactor
JP5188895B2 (en) Methanol synthesis reactor and methanol synthesis method
US4263260A (en) High pressure and high temperature heat exchanger
RU2262380C2 (en) Catalytic reactor for exothermic processes running in a gas-solid phase with a small difference of temperatures
RU44066U1 (en) METHANOL SYNTHESIS REACTOR
CN202460592U (en) Temperature stress resistant heat transfer reactor and composite device thereof
RU2381057C2 (en) Reaction vessel
CN204051637U (en) A kind of built-in tube bank isothermal shift-converter
CN102886231A (en) Fully-radial isothermal CO (carbon monoxide) conversion furnace
CN202346974U (en) External heat collector
CN109173939A (en) A kind of water cooling methanol synthesis reactor
JP4487103B2 (en) Highly efficient synthesis method of methanol and apparatus therefor
CN201320464Y (en) Interior-cooling type reactor
CN201200885Y (en) Membrane type wall-shell type reactor
CN201186210Y (en) Vertical type water-cooling tube box type reactor
CN101844965B (en) Heat exchange device for methanol synthesis reactor
CN217808768U (en) U-shaped hydrogen production furnace hydrogen production conversion pipe
EP0372453B1 (en) Method for retrofitting in situ an axial flow carbon monoxide conversion reactor.
CN111905657B (en) Reactor for preparing ethylene glycol from large-scale synthesis gas

Legal Events

Date Code Title Description
ND1K Extending utility model patent duration

Extension date: 20171012