SU1710117A1 - Reaction element of heterogeneous catalytic reactor - Google Patents
Reaction element of heterogeneous catalytic reactor Download PDFInfo
- Publication number
- SU1710117A1 SU1710117A1 SU904815637A SU4815637A SU1710117A1 SU 1710117 A1 SU1710117 A1 SU 1710117A1 SU 904815637 A SU904815637 A SU 904815637A SU 4815637 A SU4815637 A SU 4815637A SU 1710117 A1 SU1710117 A1 SU 1710117A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- reaction
- mesh
- layer
- heterogeneous catalytic
- reactor
- Prior art date
Links
Landscapes
- Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к устройствам дл осуществлени гетерогенно-каталити- ческих реакций, в частности реакции каталитической паровой конверсии природного газа, может быть использовано в.гетероген- но-каталитических процессах со значительным тепловым эффектом в реакторах с неподвижным слоем катализатора и позвол ет интенсифицировать тепломассообмен от стенки реакционной трубы. Дл этого металлическа сетчата трубка реакционного элемента набрана из р да последовательных слоев сетки с увеличивающимс от внутреннего сло к наружному шагом чеек так, что шаг чеек наружного сло сетки составл ет 2-6 шага чеек каждого последующего внутреннего сло . 3 ил.feИзобретение относитс к устройствам дл осуществлени гетерогеннокаталитиче- ских реакций, в частности реакции каталитической паровой конверсии природного газа, и может быть использовано в гетеро- геннокаталитических процессах со значительным тепловым эффектом в реакторах с неподвижным слоем катализатора.Известен реакционный элемент, выполненный в виде колец Рашига с наружным диаметром 15 мм, внутренним диаметром 7 мм, высотой 15мм, изготовленный из глинозема с никельсодержащими компонентами и промотирующими добавками. Примен етс в виде неподвижного сло насадки, засыпанной в реакционные трубы, с внешним подводом тепла через стенку. Известны также реакционные элементы в виде цилиндров, шаров, седел и др.Подаваема в трубы газова смесь вступает в реакцию на поверхности неподвиж-ного сло катализатора, полученный в результате газ выводитс из реактора.Недостатками такого типа насадки вл ютс сравнительно низка порозность неподвижного сло (за исключением пристенной зоны), высокое гидравлическое сопротивление, неравномерность пол скоростей по сечению реактора, низкий коэффициент теплопроводности материала насадки и, следовательно, низка эффективна теплопроводность сло ,затрудн юща процесс переноса тепла, неравномерность пол температур по сечению реактора, низка обща селективность процесса и низка удельна производительность.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту вл етс реакционный элемент гете- рогеннокаталитического реактора с неподвижным слоем катализатора, выпол--х||оi•^>&The invention relates to devices for carrying out heterogeneous catalytic reactions, in particular catalytic steam reforming of natural gas, can be used in heterogeneous catalytic processes with significant thermal effect in fixed bed reactors and allows to intensify heat and mass transfer from the wall. reaction tube. For this, the metal mesh of the reaction element is made up of a series of successive mesh layers with an increment from the inner layer to the outer mesh pitch so that the mesh spacing of the outer mesh layer is 2-6 mesh cells of each subsequent inner layer. 3 ill. The invention relates to devices for carrying out heterogeneous catalytic reactions, in particular, catalytic steam reforming of natural gas, and can be used in heterogeneous catalytic processes with a significant thermal effect in fixed bed reactors. The reaction element, known as Raschig rings with an outer diameter of 15 mm, an inner diameter of 7 mm, a height of 15 mm, made of alumina with nickel-containing components and promoting additives. It is used in the form of a fixed bed of packing packed in reaction tubes, with external heat supply through the wall. The reaction elements in the form of cylinders, balls, seats, etc. are also known. The gas mixture fed into the pipes reacts on the surface of the fixed catalyst bed, the resulting gas is removed from the reactor. The disadvantages of this type of packing are relatively low porosity of the fixed layer ( with the exception of the near-wall zone), high hydraulic resistance, unevenness of the velocity field over the cross section of the reactor, low thermal conductivity of the packing material and, therefore, low effective heat conduction the uniformity of the layer, the difficult process of heat transfer, the unevenness of the temperature field over the cross section of the reactor, the low overall selectivity of the process and the low specific productivity. The reaction element of the heterogeneous catalytic reactor with a fixed catalyst bed is the closest to the technical essence and effect achieved. x || oi • ^ > &
Description
ненный в виде металлической сетчатой трубки, установленной на оправку соосно с реакционной трубой.In the form of a metal mesh tube mounted on a mandrel coaxially with the reaction tube.
На торцах металлической сетчатой трубки зафиксированы внешние кольца, между которыми наматывают тканевый катализатор .At the ends of the metal mesh tube, outer rings are fixed, between which a fabric catalyst is wound.
Однако известный реакционный элемент характеризуетс недостаточным тепломассопереносом от реакционной трубы, обусловленным тем, что в случае намотки катализатора в несколько слоев слои носител каталитически активного компонента (сетки, ткани и т.д.) представл ют собой дополнительное диффузионное и термическое сопротивление, которое ведет к недогрузке катализатора и снижению выхода целевого продукта.However, the known reaction element is characterized by insufficient heat and mass transfer from the reaction tube, due to the fact that in the case of catalyst winding in several layers, the carrier layers of the catalytically active component (mesh, fabric, etc.) are additional diffusion and thermal resistance, which leads to underloading catalyst and reduce the yield of the target product.
Целью изобретени вл етс интенсификаци тепломассообмена от стенки реакционной трубы.The aim of the invention is to intensify heat and mass transfer from the wall of the reaction tube.
В реакционном элементе, выполненном в виде металлической сетчатой трубки, установленной на оправку соосно с реакционной трубой, металлическа сетчата трубка набрана из р да последовательных слоев сетки с каталитически активным слоем и увеличивающимс от внутреннего сло к наружному шагом чеек таким образом, что шаг чеек наружного сло сетки составл ет 2-6 шага чеек каждого последующего внутреннегосло .In the reaction element, made in the form of a metal mesh tube mounted on a mandrel coaxially with the reaction tube, the metal mesh tube is made up of a series of successive layers of the mesh with a catalytically active layer and an increment from the inner layer to the outer cell step so that the mesh pitch of the outer layer the grid is 2-6 steps of cells of each subsequent inner layer.
Сопоставительный анализ с известным элементом позвол ет сделать вывод, что предлагаемый реакционный элемент гетерогеннокаталитического реактора отличаетс от известного тем, что металлическа сетчата трубка набрана из р да последовательных слоев сетки с каталитически активным покрытием и увеличивающимс от внутреннего сло к наружному шагом чеек таким образом, что шаг чеек наружного сло сетки составл ет 2-6 чеек каждого последующего внутреннего сло .A comparative analysis with a known element allows us to conclude that the proposed reaction element of a heterogeneous-catalytic reactor differs from the well-known one in that the metal mesh tube is made up of a number of consecutive grid layers with a catalytically active coating and an increasing step from the inner layer to the outer cell in such a way that the step the cells of the outer layer of the grid is 2-6 cells of each subsequent inner layer.
Экспериментально доказано, что выбор шага чеек наружного сло , составл ющего менее 2 шагов чеек каждого последующего внутреннего сло , приводит к уменьшению конвективного омывани всех последующих внутренних слоев, снижению доступности каталитической поверхности всех последующих слоев, уменьшению доли лучистой составл ющей теплового потока от стенки реакционной трубы к расположенным в глубине сло м сетки с каталитически активным покрытием из-за перекрывани внутренней сетки наружной. Увеличение шага чеек наружного сло сетки (более 6) по отношению к шагу чеек каждого последующего внутреннего сло приводит кIt has been experimentally proven that the choice of the step of the cells of the outer layer, which is less than 2 steps of the cells of each subsequent inner layer, leads to a decrease in the convective washing of all subsequent inner layers, reducing the availability of the catalytic surface of all subsequent layers, reducing the fraction of the radiant component of the heat flux from the wall of the reaction tube to deep layers of the grid with a catalytically active coating due to overlapping of the inner grid of the outer one. Increasing the pitch of the cells of the outer layer of the grid (more than 6) with respect to the pitch of the cells of each subsequent inner layer leads to
уменьшению доли каталитически активной поверхности на каждом последующем слое сетки и снижению эффективности осаждени каталитически активного компонента на сетке с большим размером чеек. Кроме того , возможно повышение Гидравлического сопротивлени на более шероховатой поверхности чейки.reducing the proportion of the catalytically active surface on each subsequent layer of the grid and reducing the efficiency of deposition of the catalytically active component on the grid with a large cell size. In addition, it is possible to increase the hydraulic resistance on the rougher surface of the cell.
На фиг.1 изображена реакционна труба с реакционным элементом, продольный разрез; на фиг.2 - реакционный элемент: на фиг.З -слои сеток реакционного элемента.Figure 1 shows the reaction tube with the reaction element, a longitudinal section; figure 2 shows the reaction element: in FIG. 3, layers of the grids of the reaction element.
Реакционный элемент выполнен в виде металлической сетчатой трубки 1, установленной в реакционной трубе 2. Металлическа сетчата трубка 1 набрана из р да последовательных, навитых на оправку 3 слоев 4 и 5 сетки, причем шаг чеек от внутреннего сло 4 к наружному слою 5 увеличиваетс таким образом, что отношение шага чеек наружного сло сетки к шагу чеек каждого последующего внутреннего сло составл ет 2-6. Оправка может выполн ть роль реакционного элемента с каталитически активным покрытием либо может быть выполнена в виде каталитически активной трубки, например, набранной из колец, гранул катализатора и др.The reaction element is made in the form of a metal mesh tube 1 installed in the reaction tube 2. The metal mesh tube 1 is assembled from a series of consecutive wound on the mandrel 3 layers 4 and 5 of the mesh, and the pitch of the cells from the inner layer 4 to the outer layer 5 increases in this way such that the ratio of the mesh pitch of the outer layer of the mesh to the pitch of the cells of each subsequent inner layer is 2-6. The mandrel can act as a reaction element with a catalytically active coating, or it can be made in the form of a catalytically active tube, for example, assembled from rings, catalyst granules, etc.
Тетерогеннокаталитический реактор с реакционным элементом работает следующим образом.Teterogenecatalytic reactor with a reaction element works as follows.
Исходна парогазова смесь поступает в реакционную трубу 2 и вступает в реакцию конверсии на неподвижном каталитически активном слое, нанесенном на сетки реакционного элемента 1.. Реакционные элементы 1 загружают в реакционную трубу 2 в количестве, необходимом дл требуемой степени завершени реакции конверсии. Реакцию паровой конверсии природного газа осуществл ют путем подвода тепловой энергии через стенку реакционной трубы 2. За счет того, что реакционный элемент выполнен из набора сеток с высокой теплопроводностью , температурные градиенты по слою катализатора минимальные, несмотр на высокую эндотермичность реакции. Обеспечение требуемого шага сеток, из которых изготовлен реакционный элемент, позвол ет достичь хорошей достичь хорошей доступности каталитической поверхности конвективной и лучистой составл ющих теплового потока, а также потоку реагентов, при этом степень облученности каждого последующего сло сетки реакционного элемента достаточно высока и составл ет 55 60% от свободной поверхности. Это ведет к тому, что температура внутренних слоев сеток реакционного элемента практически не отличаетс от температуры наружного сло The initial vapor-gas mixture enters the reaction tube 2 and enters into a conversion reaction on a fixed catalytically active layer deposited on the grids of the reaction element 1. The reaction elements 1 are loaded into the reaction tube 2 in an amount necessary for the required degree of completion of the conversion reaction. The reaction of steam reforming of natural gas is carried out by supplying thermal energy through the wall of the reaction tube 2. Due to the fact that the reaction element is made of a set of grids with high thermal conductivity, temperature gradients over the catalyst layer are minimal despite the high endothermicity of the reaction. Ensuring the required pitch of the grids of which the reaction element is made allows good achievement of the good accessibility of the catalytic surface of the convective and radiant components of the heat flux, as well as the flow of reagents, while the degree of irradiation of each subsequent layer of the reaction element mesh is rather high and is 55 60 % of free surface. This leads to the fact that the temperature of the inner layers of the grids of the reaction element practically does not differ from the temperature of the outer layer.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU904815637A SU1710117A1 (en) | 1990-02-26 | 1990-02-26 | Reaction element of heterogeneous catalytic reactor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU904815637A SU1710117A1 (en) | 1990-02-26 | 1990-02-26 | Reaction element of heterogeneous catalytic reactor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1710117A1 true SU1710117A1 (en) | 1992-02-07 |
Family
ID=21509069
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU904815637A SU1710117A1 (en) | 1990-02-26 | 1990-02-26 | Reaction element of heterogeneous catalytic reactor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1710117A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2535826C2 (en) * | 2012-12-04 | 2014-12-20 | Открытое акционерное общество "Тольяттиазот" | Method of producing synthesis gas by steam conversion of hydrocarbons |
-
1990
- 1990-02-26 SU SU904815637A patent/SU1710117A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Дидушинский Я. Основы проектировани каталитических реакторов. - М.: Хими , 1972,с.376.За вка JP Ns 57-16655, кл. В 01 D 53/36.1982. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2535826C2 (en) * | 2012-12-04 | 2014-12-20 | Открытое акционерное общество "Тольяттиазот" | Method of producing synthesis gas by steam conversion of hydrocarbons |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6294138B1 (en) | Reactor for performing endothermic catalytic reactions | |
US6620386B1 (en) | Radial flow reactor | |
Hickman et al. | The role of boundary layer mass transfer in partial oxidation selectivity | |
CA2711433C (en) | Cylindrical steam reformer | |
RU2719986C2 (en) | Isothermal catalytic tubular reactor | |
US2805229A (en) | Catalytic oxidation of ethylene | |
SU1710117A1 (en) | Reaction element of heterogeneous catalytic reactor | |
JPS6154721B2 (en) | ||
US4072601A (en) | Process and apparatus for performing endothermic catalytic reactions | |
KR101785484B1 (en) | Catalyst reactor for hydrocarbon steam reforming with excellent reaction efficiency | |
CN110003962B (en) | Axial fixed bed methanation reactor | |
JP3432298B2 (en) | Fuel reformer | |
US1943580A (en) | Process for conducting catalytic reactions | |
GB2159065A (en) | Device for promoting a uniform distribution of the gas flowing radially through a catalyst bed | |
UA75563C2 (en) | Method for modernization "in situ" of heterogeneous exothermic synthesis reactor, reactor for heterogeneous exothermic synthesis realization and method for carrying out high-production heterogeneous exothermic synthesis | |
CN107224939B (en) | Axial reactor | |
US4397818A (en) | Cracking tube apparatus having molded or shaped catalyst bodies | |
CN204981129U (en) | Adopt fluidized bed to carry out degree of depth desorption CO's preferential oxidation unit | |
SU1088781A1 (en) | Shell and tube-type reactor | |
CA1066216A (en) | Process and apparatus for performing endothermic catalytic reactions | |
CN217646378U (en) | Tube-plate combined radial vinyl acetate reactor | |
CN114832731B (en) | Spiral reactor for coupling efficient compact strong endothermic/exothermic reaction | |
SU1576193A1 (en) | Catalytic element for fixed bed of catalyst in channels of heterogeneous-catalytic reactors | |
RU180450U1 (en) | Catalytic block for heterogeneous reactions | |
RU106140U1 (en) | SHELL-TUBE REACTOR |