SU997786A1 - Ammonia synthesis reactor - Google Patents

Ammonia synthesis reactor Download PDF

Info

Publication number
SU997786A1
SU997786A1 SU802983023A SU2983023A SU997786A1 SU 997786 A1 SU997786 A1 SU 997786A1 SU 802983023 A SU802983023 A SU 802983023A SU 2983023 A SU2983023 A SU 2983023A SU 997786 A1 SU997786 A1 SU 997786A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
tubes
reactor
reaction zone
chemical reaction
heat
Prior art date
Application number
SU802983023A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Михаил Васильевич Клыков
Борис Семенович Жирнов
Валентин Егорович Епизарьев
Серафим Степанович Лачинов
Original Assignee
Уфимский Нефтяной Институт
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 Уфимский Нефтяной Институт filed Critical Уфимский Нефтяной Институт
Priority to SU802983023A priority Critical patent/SU997786A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU997786A1 publication Critical patent/SU997786A1/en

Links

Landscapes

  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)

Description

Изобретение относитс  к 6бласт1а химического машиностроени , в частности к устройствам дл  ведени  хи мических процессов, и может быть использовано в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промЕшшеннести дл  ведени  .процессов синтеза аммиака, метанола и других подобных процессов, где химическое преврацение протекает с выделением или поглощением тегша.The invention relates to chemical engineering 6blast, and in particular to devices for conducting chemical processes, and can be used in the refining and petrochemical industry for conducting the synthesis of ammonia, methanol and other similar processes, where chemical transformation takes place with the release or absorption of tegsha.

Известен реактор высокого давлени , состо щий из корпуса, главного, . теплообменника и. катализаторной коробки , наход щегос  внутри катализа тора, через который проход т двойные охлаждгишше трубы, конец каждой внутренней трубы, расположенный напротив входного отверсти , зсжрыт; в стен .ках каждой внутренней трубы на некотором рассто нии от входа выполнены отверсти , наружные трубы открыты на концах, противолежащих входным отверсти м внутренних труб, другие концы внешних труб закрыты til.A high pressure reactor is known, consisting of a main vessel,. heat exchanger and. a catalyst box inside the catalyst, through which the double pipes are cooled, the end of each inner pipe located opposite the inlet, is open; In the walls of each inner pipe, holes are made at some distance from the entrance, the outer pipes are open at the ends opposite the inlet holes of the inner pipes, the other ends of the outer pipes are closed til.

Така  конструкци  реактора обеспечивает удовлетворительный температурный режим в зоне химической реакции при оптимальных услови х ведени  процесса . Однако она не позвол ет поддерживать оптимальное значение температур во всей зоне химической реакции при изменении этих условий, . что ведет к снижению выхода целевого продукта.;Such a reactor design provides a satisfactory temperature in the chemical reaction zone under optimal process conditions. However, it does not allow to maintain the optimum temperature in the entire chemical reaction zone when these conditions change. which leads to a decrease in the yield of the target product .;

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству,  вл етс  реактор дл  л1Нтеза амтака, содержащий корпус, размещенные в нем теплообменник, катапизаторную The closest in technical essence to the proposed device is a reactor for an AmAtk plant, comprising a housing, a heat exchanger accommodated in it, an ejection cell

10 коробку с группами концентрически установленных трубок, внутренние из которых выполнены переменного диаметра по высоте, и коллектор дл  подвода газа. Сырье, поступающее во 10 a box with groups of concentrically mounted tubes, the inner ones of which are of variable diameter in height, and a manifold for supplying gas. Raw material entering

15 внутренние трубки, проходит последовательно по ним и по кольцевому каналу между трубками Г2 .15 internal tubes, passes successively along them and along the annular channel between the G2 tubes.

Недостатком Э1ого реактора  вл етс  иизкий выход целевого продукта The disadvantage of this reactor is the low yield of the target product.

20 из-за невозможности обеспечени  оптимальной температуры во всей зоне химической реакции при различных услови х ведени  процесса, так как реактор выполнен на создание оптимального 20 due to the impossibility of ensuring the optimum temperature in the entire chemical reaction zone under various conditions of the process, since the reactor is designed to create the optimum

25 температурного режима по длине зоны химической реакции только лишь при номинальных значени х условий ведени  процесса. В этом реакторе невозможно осуществить изменение темпе30 ратуры на одном из участков зоны химической реакции без изменени  температуры на других участках, хот  така  необходимость возникает при и менении условий ведени  процесса. Целью изобретени   вл етс  увели ние выхода целевого продукта при ра личных услови х ведени  процесса. Поставленна  цель до тигаетс  те что в реакторе дл  синтеза аммиака, содержащем корпус, размещенные в не теплообменник, катализаторную короб ку с группами концентрических трубо внутренние из которых выполнены переменного диаметра по высоте, и коллектор дл  подвода газа, внутрен ние трубки выполнены переменной выс ты увеличивающиес  по ходу газа снизу вверх, а коллектор снабжен поперечными глухими перегородками, образующими кольцевые каналы-, к каждому из которых подключены группы трубок одинаковой длины. Выполнение наружных трубок открытыг и с обоих концов и укорочение каждой последую 1 ей концентрической трубки по .отношению к предыдущей обеспечивает образование кольцевых концентрических каналов разной длины , расположенных вдоль зоны химической реакции. Изменение скорости движени  сырь  в концентрических каналах обеспечивает регулирование интенсивности теплообмена по участкам зоны химической реакции, что дает возможность создать оптимальные значени  температур по всей зоне и увеличить выход целевого продукта. Снабжение каждой группы трубок одинаковой длины общим вводом сырь  позволит регулировать расхрд сырь , а значит, и его скорость, в кольцевы каналах независимо друг от друга. Это обеспечивает возможность независимого регулировани .интенсивности теплообмена на отдельных участках зоны химической реакции при изменени условий ведени  процесса,а следовательно , способствует увеличению выхо да целевого продукта. На чертеже изображен предлагаемый реактор, продольный разрез. Реактор дл  синтеза аммиака содер жит цилиндрический корпус 1, в котором установлены катализаторна  короб ка 2 и теплообменник 3. В слое катализатора 4, наход щегос  в коробке 2, размещены группы концентрических трубок 5-7. Наружные трубки 5, предназначенные дл  отвода тепла из сло  катализатора 4, т.е. из зоны химической реакции, открыты с обоих кцнцов . В трубках 5 концентрически размещены внутренние трубки 6 и 7 меньшег диаметра, также открытые с обоих кон цов. Причем внутренн   трубка 6 выполнена короче наружной трубки 5, а трубка .7 вьтолнена короче трубки б. наружной по отношению к ней. Трубки 5-7 образуют центральный и кольцевые каналы. Внутренние трубки б выполнены переменного диаметра. Все трубки.6 закреплены в трубной доске 8 и имеют общий ввод 9, а трубки 7 закреплены в трубной доске 10 и имеют общий ввод 11. Вводы 9 и 11 служат дл  введени  в реактор потоков сырь , управл ющих интенсивностью теплообмена между основным потоком сырь  и зоной химической реакции в слое катализатора 4. Ввод 12 предназначен дп  подачи основного потока сырь  в реакторе через межтрубное пространство теплообменника 3 , а Ввод 13 - дл  подачи дополнительного холодного сырь , мину  теплообменник 3, так называемого холодного байпаса, вывод 14 - дл  отвода готового продукта. В зоне химической реакции, благодар  разнице в длине трубок 5-7, образуютс  участки 15-17 независимого регулировани  интенсивности теплообмена . Практически число внутренних трубок и, следовательно, число кольцевых каналов может быть различным и определ етс  числом участков, на которых требуетс  осуществить независимое регулирование интенсивности.теплообмена . Реактор дл  синтеза, например, аммиака, работает следующим образом. Основной поток сырь  поступает в реактор дл  синтеза аммиака через ввод 12, движетс  сверху вниз по зазору между стенкой корпуса 1 и катализаторлой коробкой 2, затем прохожит межтрубное пространство теплообменника 3, где нагреваетс  за счет тепла продуктов реакции, смешиваетс  с потоком холодного байпаса, поступающего через ввод 13, и поступает в группы концентрических трубок 5-7. Двига сь далее по этим трубкам, сырье поступает в слой катализатора 4, где претерпевает химические превращени  , ведущие к образованию аммиака . Реакци  образовани  аммиака протекает с выделением большого количества тепла. Излишнее тепло из зоны химической реакции отводит-с  посредством теплообмена между сырьем, проход щим через группы концентрических трубок 5-7, и зоной химической реакции. Дл  этого необходимо регулировать расход холодного байпаса через ввод 13. )1зменение этого расхода влечет за собой изменение температуры сырь , поступающего в группы трубок 5-7, что в свою очередь регулирует температуру в зоне химической реакции. Однако с целью обеспечени  максимального выхода аммиака при изменении условий ведени  .25 temperature conditions along the length of the chemical reaction zone only at the nominal values of the process conditions. In this reactor, it is not possible to change the temperature at one of the sites of the chemical reaction zone without changing the temperature at other sites, although such a need arises when changing the conditions of the process. The aim of the invention is to increase the yield of the target product under favorable process conditions. The goal is set to those in the reactor for the synthesis of ammonia, comprising a housing placed in a non-heat exchanger, a catalyst box with groups of concentric tubes, internal of which are of variable diameter in height, and a collector for supplying gas, the inner tube is made variable to increase in the course of gas from the bottom up, and the collector is provided with transverse deaf partitions that form annular channels, to each of which groups of tubes of the same length are connected. The execution of the open tubes and at both ends and the shortening of each subsequent concentric tube with respect to the previous one ensures the formation of annular concentric channels of different lengths along the chemical reaction zone. The change in the rate of movement of the raw material in concentric channels provides for the regulation of the intensity of heat exchange over the regions of the chemical reaction zone, which makes it possible to create optimal temperatures throughout the zone and increase the yield of the target product. The supply of each group of tubes of the same length with a common input of raw materials will allow the raw materials to be adjusted, and hence its speed, in the annular channels independently of each other. This provides the possibility of independent regulation of the heat exchange rate in certain parts of the chemical reaction zone when the conditions of the process change, and, consequently, contributes to an increase in the yield of the target product. The drawing shows the proposed reactor, a longitudinal section. The ammonia synthesis reactor contains a cylindrical body 1 in which catalyst box 2 and heat exchanger 3 are installed. In catalyst bed 4, located in box 2, groups of concentric tubes 5-7 are placed. Outer tubes 5 designed to remove heat from the catalyst bed 4, i.e. from the chemical reaction zone, are open from both stations. In tubes 5, inner tubes 6 and 7 of smaller diameter are concentrically placed, also open at both ends. Moreover, the inner tube 6 is made shorter than the outer tube 5, and the tube .7 is shorter than the tube b. external to it. Tubes 5-7 form the central and annular channels. The inner tubes b are made of variable diameter. All tubes 6 are fixed in tube plate 8 and have a common inlet 9, and tubes 7 are fixed in a tube plate 10 and have a common inlet 11. Inputs 9 and 11 serve for introducing into the reactor the flow of raw materials controlling the intensity of heat exchange between the main flow of raw material and zone of chemical reaction in the catalyst bed 4. Input 12 is designed for supplying the main flow of raw materials in the reactor through the annular space of heat exchanger 3, and Input 13 is for supplying additional cold raw material, mine heat exchanger 3, the so-called cold bypass, output 14 for withdrawal Started product. In the zone of chemical reaction, due to the difference in the length of the tubes 5-7, areas 15-17 of independent control of the heat exchange rate are formed. In practice, the number of internal tubes and, therefore, the number of annular channels may be different and is determined by the number of areas where independent control of intensity is required. Heat exchange. The reactor for the synthesis of, for example, ammonia, works as follows. The main feed stream enters the ammonia synthesis reactor through inlet 12, moves downward along the gap between the wall of the casing 1 and the catalyst box 2, then passes the annular space of the heat exchanger 3, where it is heated by the heat of the reaction products, mixed with the cold bypass flow input 13, and enters the group of concentric tubes 5-7. Moving further along these tubes, the feedstock enters the catalyst bed 4 where it undergoes chemical transformations leading to the formation of ammonia. The reaction of ammonia formation proceeds with the release of a large amount of heat. Excess heat from the chemical reaction zone is removed by heat exchange between the raw materials passing through the groups of concentric tubes 5-7 and the chemical reaction zone. To do this, it is necessary to regulate the flow rate of the cold bypass through the input 13.) Changing this flow entails a change in the temperature of the raw material entering the groups of tubes 5-7, which in turn regulates the temperature in the chemical reaction zone. However, in order to ensure maximum ammonia yield when changing conditions of management.

процесса, например при изменении состава сырь , активности катализатора и т.д. нeoбx6ди 40 пдддерживать оптимальную температуру на отдельных участках зоны xи iичecкoй реакции.process, for example when changing the composition of raw materials, catalyst activity, etc. Neither 6 or 40 poddderzhivat optimum temperature in some parts of the zone x and the natural reaction.

При изменении условий ведени  процесса измен етс  количество теп- ла, выдел юсоеес  на том или ином участке, что вызывает необходимость изменить интенсивность отвода тепла на отдельных участках зоны химической реакции.When the process conditions change, the amount of heat released in one or another area changes, which makes it necessary to change the intensity of heat removal in certain areas of the chemical reaction zone.

Интенсивность теплообмена регулируют изменением расхода управл ющих потоков сырь  через кольцевые,каналы , образованные концентрическими трубками 5-7.The intensity of heat transfer is controlled by changing the flow rate of the controlling flow of raw materials through the annular channels formed by concentric tubes 5-7.

Например, увеличение расхода сы1рь  через кольцевс)й канал вызывает увеличение скорости движени  сырь  в нем, а следовательно, интенсифицирует теплообмен между поверхност ми , разделенными кольцевым каналом.For example, an increase in the flow rate through the annular channel causes an increase in the rate of movement of the raw material in it, and consequently, it intensifies the heat exchange between the surfaces separated by the annular channel.

Изменение интенсивности теплообмена на участке 15 достигаетс  за счет изменени  расхода потока холодного байпаса через ввод 13, а на участках 16 и 17 за счет изменени  расхода управл ющих потоков, соответственно , через вводы 9 и 11. Так, изменение расхода сырь  через ввод 11 приведет к изменению теплопередачи через кольцевой канал, образованный трубками 6 и 7, а значит, к изменению интенсивности теплообмена между основным потоком сырь  в центральном канале и участком 17 зоны реакции.The change in heat transfer intensity in section 15 is achieved by changing the flow rate of the cold bypass through input 13, and in sections 16 and 17 by changing the flow of control flows, respectively, through inputs 9 and 11. Thus, changing the consumption of raw materials through input 11 will result in changes in heat transfer through the annular channel formed by tubes 6 and 7, and therefore to a change in the intensity of heat exchange between the main flow of raw materials in the central channel and section 17 of the reaction zone.

На этом участке кольцевой канал южду.трубками 5 и 6 очень узок, поэтому скорость движени  сырь  через него при любом расходе велика и не оказывает существенного, вли ни  на теплообмен.In this area, the annular channel is very narrow just by pipes 5 and 6, therefore the speed of movement of the raw material through it at any flow rate is large and does not have a significant effect on heat transfer.

Изменение расхода управл к цего потока через ввод 9 приводит к изменению скорости движени  сырь  в кольцевом канале, образованном трубками 5 и 6. Вследствие изменени  теплопроводности этого канала измен етс  и интенсивность теплообмена на участке 16.A change in the flow rate of the controlled flow through the inlet 9 leads to a change in the rate of movement of the raw material in the annular channel formed by tubes 5 and 6. Due to the change in the thermal conductivity of this channel, the intensity of heat exchange in section 16 also changes.

Благодар  тому, что внутренние трубки 6 имеют переменный диаметр, скорость движени  в кольцевых каналах измен етс  по длине зтих трубок и при неизменном расходе через вводы 9 и 11, что также вли ет на интенсивность теплообмена.Due to the fact that the inner tubes 6 have a variable diameter, the speed of movement in the annular channels varies along the length of these tubes and at a constant flow through the ports 9 and 11, which also affects the intensity of heat exchange.

Предлагаемое устройство реактора дл  синтеза аммиака позвол ет измен ть температуру в зоне химической реакции на отдельных участках практически независимо друг от друга, что обеспечивает оптимальное значение The proposed reactor apparatus for ammonia synthesis allows the temperature in the chemical reaction zone to vary in certain areas almost independently of each other, which ensures an optimum value.

5 температур в зоне реакции на всем ее прот жении при различных услови х ведени  процесса, благодар  чему увеличитс  выход аммиака на 1%.5 temperatures in the reaction zone throughout its duration under various process conditions, thereby increasing the yield of ammonia by 1%.

00

Claims (2)

1.Патент ФРГ 1542215, КЛ. 12 q, 4/02, 1965.1. The patent of Germany 1542215, CL. 12 q, 4/02, 1965. 2.Патент Франции 9 2141488, КЛ. В 01.J 8/04, 1971.2. The patent of France 9 2141488, CL. On 01.J. 8/04, 1971. JlJl
SU802983023A 1980-06-27 1980-06-27 Ammonia synthesis reactor SU997786A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU802983023A SU997786A1 (en) 1980-06-27 1980-06-27 Ammonia synthesis reactor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU802983023A SU997786A1 (en) 1980-06-27 1980-06-27 Ammonia synthesis reactor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU997786A1 true SU997786A1 (en) 1983-02-23

Family

ID=20918111

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU802983023A SU997786A1 (en) 1980-06-27 1980-06-27 Ammonia synthesis reactor

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU997786A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2598579A (en) * 2020-09-02 2022-03-09 Unisa Tubular reactors

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2598579A (en) * 2020-09-02 2022-03-09 Unisa Tubular reactors

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DK167242B1 (en) APPARATUS AND PROCEDURE FOR EXOTHERMAL REACTIONS
US4222824A (en) Recuperative coke oven and process for the operation thereof
US4181701A (en) Apparatus and process for the synthesis of ammonia
US3666423A (en) Heat exchange apparatus
US5161605A (en) Tubular reactor and method
KR900005091B1 (en) Pyrolysis heater
EP0256299B1 (en) Ammonia synthesis converter
ES340944A1 (en) Means for effecting a multiple stage contact of a reactant stream
US3516800A (en) Synthesis reaction apparatus equipped with means for temperature control of catalyst bed
SU997786A1 (en) Ammonia synthesis reactor
IL28758A (en) Reactor for the continuous performance of exothermic catalyzed reactions in the gas phase under high pressure
EP0841317B1 (en) Process for dehydrogenation of ethylbenzene to styrene
CA1099492A (en) Tubular reactor for the high pressure polymerization of alpha-olefines
KR101807077B1 (en) Indirect rotary kiln reactor
US3915655A (en) Process and apparatus for burning gas and vapor mixture produced in the purification of coke gas ovens
US2622853A (en) Heating apparatus
KR100976436B1 (en) Waste-heat boiler for a claus plant
JPS63248431A (en) Control apparatus of ammonia converter
US4421065A (en) Heating equipment for an installation using steam and heated gas
US1707417A (en) Synthetic production of ammonia
US2028684A (en) Method of and an apparatus for subjecting a flowing medium in a continuous operation to a reaction
CN110327846B (en) Isothermal reactor, and device and method for methanation reaction by using same
US3492099A (en) Parallel gas flow reactor
GB2076131A (en) A shaft-like dry cooler for coke
CN218654384U (en) Multi-section reactor for thermosensitive materials