UA75563C2 - 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 - Google Patents

Description

Опис винаходу

Даний винахід відноситься до галузі хімічної технології, зокрема до способу модернізації "на місці" 2 реактора гетерогенного екзотермічного синтезу, який складається із зовнішнього корпусу, що включає численні шари каталізатора, накладені в обопільному просторовому відношенні, а також до реактору для проведення екзотермічного гетерогенного синтезу та способу проведення високопродуктивного гетерогенного екзотермічного синтезу.

Більш спеціально, винахід відноситься до способу модернізації реактора повністю відкритого типу, що 710 включає таку попередню стадію: забезпечення принаймні першого шару каталізатора у верхній частині згаданого корпусу; при цьому згаданий принаймні перший шар завантажується першим каталізатором, що має заздалегідь визначену активність. У наступному описі та у наступних пунктах формули винаходу, термін "модернізація" спрямовано на те, щоб означати модифікацію вже існуючого реактора для того, щоб покращати його ефективність, отже щоб отримати, наприклад, більше виробничої потужності та/або виходу продукту конверсії в 72 порівняні до характеристик нового виготовленого реактора.

У термінології галузі, цей тип модернізації також посилається на терміни: ретрофітінг (переобладнання) або ривемпінг (переналагодження).

У наступному описі та у наступних пунктах формули винаходу термін: "верхня частина корпусу", спрямований на те, щоб означати простір усередині корпусу, визначений у його верхній частині. Більш того, верхня частина звичайно займає приблизно до 20-5095 внутрішнього простору корпусу. Навпаки, ті 50-80965, що залишаються у внутрішньому просторі корпусу, визначені у його нижній частині і відсилаються до терміну "нижня частина".

Більш того, у галузі, термін "повністю відкритий реактор" звичайно спрямовано на те, щоб означати реактор, що включає зовнішній корпус, котрий закривається зверху покривним ковпаком, діаметр котрого по суті співвіднесено до діаметра корпусу. с 29 Згідно з подальшим аспектом винаходу, даний винахід так же стосується реактора, як і процесу, щоб Го) виконувати екзотермічний гетерогенний синтез.

Як вже відомо у галузі екзотермічного гетерогенного синтезу та, більш того, у виробництві аміаку та метанолу, важливо задовольнити подвійну вимогу, тобто, з одного боку - збільшити виробничу потужність вже існуючих реакторів синтезу, та з іншого боку, щоб мати поліпшення з точки зору виходу продукту конверсії та о зменшення енерговитрат. Ге)

З метою, що відповідає вищезгаданій вимозі, так звана техніка модернізації вже існуючих реакторів все більше заявляє про себе в даній галузі, оскільки прагнуть до уникання дорогої заміни останніх з вищеназваних о (існуючих реакторів), при цьому досягається, одночасно, максимальний вихід продукту конверсії та мінімальні ою енерговитрати порівняно до наявної зони реакції. 3о С цією метою, патентна заявка ЕР-О 931 586 описує спосіб модернізації, котрий грунтується на заміні шару в або шарів каталізатора вже існуючого реактора новими шарами, краще радіального або аксіально-радіального типу. Зокрема, згаданий спосіб грунтується на забезпеченні найнижчого шару каталізатора в корпусі, що має малий об'єм реакції, котрий завантажується специфічним каталізатором що має високу активність, наприклад, « каталізатор, оснований на рутенії з графітовою основою. З 50 Хоча вищезгаданий спосіб модернізації є сприятливим, у деякому відношенні, для так званих реакторів типу с Келлогга (КеПодо) або вузьких (роШепеск) реакторів, це не є придатним для виконання у вже існуючих з» реакторах екзотермічного гетерогенного синтезу повністю відкритого типу.

Зокрема, у реакторах повністю відритого типу, вищезгаданий спосіб не дозволяє використовувати відносно велику кількість каталізатора високої активності, таким чином обмежуючи вихід продукту конверсії та збільшення потужності, до чого прагнуть при модернізації існуючого реактора. 7 Фактично, у цьому випадку, цей спосіб не дозволяє оптимальне використання каталізатора високої активності 4! в зоні реакції у нижній частині реактора, де реакція конверсії звичайно проходить важче.

Це є завдяки факту, що структура та розміри шарів каталізатора у реакторах повністю відкритого типу, і-й котрі звичайно мають співвідношення висота/діаметр вище чим 8 (на відміну від вузьких реакторів, де згадане

Ге»! 20 співвідношення приблизно дорівнює 4) - не підходять для завантаження каталізатором, що має високу реакційну активність, отже це вимагає користування звичайним каталізатором з низькою активністю. с» У цьому відношенні, треба зауважити що, на відміну від традиційних каталізаторів, каталізатори що мають високу реакційну активність, наприклад тип, базований на рутенії, є легкими та звичайно мають особливо крихку структуру, не вельми тривку до механічного напруження. 29 Тому, каталізатори високої активності мають тенденцію руйнуватися, таким чином втрачаючи свою

ГФ) ефективність, якщо вони піддаються нищівним силам, породженим каталітичною масою всередині вищезгаданих шарів. Ці сили виникають із змінами температури газів-реагентів так же, як і внаслідок циклів нагріву та о охолодження, котрим піддаються згадані шари. Це явище особливо наочне у шарі або шарах каталізатора, розміщених у нижній області реакторів повністю відкритого типу. 60 З цього витікає, що спосіб модернізації існуючих реакторів гетерогенного екзотермічного синтезу згідно з існуючим рівнем техніки не дозволяє поки що найліпше експлуатувати потенційні можливості каталізаторів з високою реакційною активністю у реакторах повністю відкритого типу, незважаючи на те, що потреба підвищити вихід продукту конверсії та потужність цих реакторів все більше відчувається у даній галузі.

Задача, що лежить в основі даного винаходу, полягає у забезпеченні способу модернізації реактора бо гетерогенного екзотермічного синтезу, що дозволяє відчутно збільшити вихід продукту конверсії та потужність по відношенню до досяжного способу модернізації згідно з існуючим рівнем техніки, з низькими експлуатаційними коштами та низькими енерговитратами.

Вищезгадана проблема вирішується завдяки способу типу згаданого раніше, який відрізняється тим, що він

Включає наступні стадії: - забезпечення численних шарів каталізатора у нижній частині корпусу, розташованих паралельно один одному; - завантаження шарів каталізатора у нижній частині корпусу другим каталізатором, що має більшу активність, ніж перший каталізатор, завантажений у згаданий принаймні перший шар. 70 Вигідно те що, спосіб згідно з даним винаходом дозволяє отримати значно більш ефективний реактор у термінах виходу продукту конверсії та отже, збільшення виробничої потужності, завдяки завантаженню каталізатора високої активності у всю його нижню частину. Зовнішня будова реактора залишається незмінною.

Це стає можливим дякуючи забезпеченню більшості шарів каталізатора розміщених паралельно одне одному у нижній частині реактора.

У такий спосіб, є переважно можливим експлуатувати зону реакції, визначену всередині нижньої частини реактора, найліпшим чином, розділяючи її на кілька шарів, що мають такі розміри, щоб бути пристосованими до розміщення каталізатора високої активності без того, щоб його пошкодити. Все це дає у повній мірі перевагу для виходу продукту конверсії та виробничої потужності існуючого реактора.

Вигідно те що, шари каталізатора у нижній частині корпусу розміщено паралельно таким чином, що їх 2о експлуатаційне можна порівняти з єдиним великим шаром, наприклад того типу, що у реакторах, які мають бути модернізованими, але з вищою реакційною активністю та набагато зниженим навантаженням на каталізатор.

Більш того, використання каталізатора високої активності у всій нижній частині реактора дозволяє експлуатацію у згаданій частині при нижчих температурах, порівняно до звичайних, отже заощаджуючи також експлуатаційні кошти та енерговитрати по відношенню до вищезгаданого способу існуючого рівня техніки. с

Бажано, щоб шари каталізатора у нижній частині корпусу завантажували каталізатором, базованим на рутенії на графітовій основі, оскільки цей тип каталізатора має високу реакційну активність та, водночас, тривалий і) строк експлуатації. Фактично, цей каталізатор не схильний до старіння та має відмінну стійкість до температури та тиску за умов експлуатації, що наявні всередині реактора.

До того ж, згідно з особливим та сприятливим втіленням даного способу модернізації, забезпечуються п'ять с зо шарів каталізатора. Перший та другий шар каталізатора - у верхній частині корпусу, та, відповідно, третій, четвертий та п'ятий шари каталізатора розміщено паралельно одне одному у нижній частині корпусу. ікс,

Таким чином, покращуються як кінетична конфігурація реактора, так і використання наявних зон реакції. ю

Вираз "об'єм реакції", спрямовано, щоб означати об'єм шару каталізатора зайнятого каталізатором та отже, простір всередині шару, де фактично відбувається реакція синтезу. о

Згідно з подальшим аспектом винаходу, також забезпечено процес для того, щоб виконувати екзотермічний (М. гетерогенний синтез з високим виходом продукту, такого типу, що включає стадії: - подавання газових реагентів до реактора синтезу, що включає корпус який підтримує численні накладені шари каталізатора в обопільному просторовому відношенні; - реагування згаданих газових реагентів у згаданих шарах каталізатора; котре відрізняється тим, що воно « далі включає стадії: з с - подавання реакційної суміші з принаймні першого шару каталізатора, який простягається в верхню частину

Й згаданого корпусу, до численних шарів каталізатора, розміщених паралельно одне одному в нижній частині "» корпусу; - протікання згаданої реакційної суміші у згадані шари каталізатора у нижній частині корпусу через

Каталізатор, що має більшу реакційну активність по відношенню до активності каталізатора, завантаженого у -І згаданий принаймні перший шар каталізатора; вивільнення з реактора синтезу продуктів реакції, що залишають згадані шари каталізатора у нижній частині корпусу. о Характеристики та переваги даного винаходу стануть зрозумілими з наступного показового та с не-обмежувального опису втілення винаходу, з посиланням на додані фігури.

Короткий опис фігур.

Ме, На фігурах: 4) - Фігура 1 показує вид подовжнього перерізу реактора повністю відкритого типу для виконання екзотермічного гетерогенного синтезу згідно з існуючим рівнем техніки; - Фігура 2 показує вид подовжнього перерізу реактора, отриманого модифікацією реактора на фігурі 1 способом модернізації згідно з даним винаходом.

Докладний опис переважного втілення

Ф) Посилаючись на фігуру 1, позначка 1 звертається в цілому до реактора повністю відкритого типу згідно з ка попереднім рівнем техніки, призначеного для того, щоб виконувати екзотермічний гетерогенний синтез при високому тиску та температурі (50-300 бар, 300-5502С), наприклад для виробництва аміаку. Реактор 1 включає бо трубчастий чохол або корпус 2, котрий закривається зверху покривним ковпаком 3, що має діаметр, котрий по суті відповідає діаметру корпусу 2. Останній з вищеназваних забезпечується на нижньому кінці відповідними патрубками 4 та 5 для впуску реагуючих газів та випуску відреагованих газів. Патрон б, що включає - на прикладі фігури 1 - три шари каталізатора 7а, 75 та 7с, накладених та у обопільному просторовому відношенні, підтримується відомим способом всередині корпусу 2. Кожен внутрішній шар каталізатора 7а-7с є звичайним 65 залізним каталізатором (магнетит) малої гранулометрії (на фігурі не показано). Шари каталізатора 7а-7с відкриті у верхній частині та забезпечені газопроникними боковими стінками, показані перервними лініями з позначкою 8, так же, як і дном 9, котре не є газопроникним, щоб дозволити аксіально-радіальному протіканню газових реагентів в шари. Дно 9 останнього шару каталізатора 7/с також співвідноситься з дном патрона 6.

Перервна лінія показана у відповідності із верхом шарів каталізатора 7а-7с відділяє верхній рівень, досягнутий каталізатором всередині шарів, та, разом із боковими стінками 8 та дном 9, це визначає об'єм реакції згаданих шарів. Між патроном б та корпусом 2 утворюється по суті кільцеподібний простір 10, і він простягається від патрубка 4 до камери збирання 11 реагуючих газів, що визначається між ковпаком З та верхньою частиною патрону 6. Простір 10, котрий перетинається холодними реагуючими газами, має функцію захисту корпусу 2 від високих температур реакції, що досягаються всередині реактора 1 та, одночасно, це 70 підігріває газові реагенти. Згодом, підігрів газових реагентів завершується всередині, відповідно, двох газо-газових теплообмінників 12 та 13, котрі звичайним способом підтримуються всередині шарів каталізатора 7а та 75. Потім, забезпечується трубопровід 14, щоб доставити газові реагенти з камери 11 до дна 1За теплообмінника 13, котрий є у сполученні рухливої речовини з входом першого шару каталізатора 7а через труби обмінників 13 та 12. Теплообмінники 12 та 13 обопільне послідовно зв'язуються з боку труби, наприклад /5 через лабіринтове з'єднання 1365. Підігрів газових реагентів виконується через непрямий теплообмін з гарячими газами, що залишають шари каталізатора 7а та 70, котрі, у свою чергу, охолоджуються. Навпаки, продукти реакції, що лишають останній шар каталізатора 7с, є не охолодженими. Реактор 1 далі включає трубопроводи 15 та розподілювачі 16, котрі мають тороїдальну форму, для введення прохолодних або " охолоджуючих" реагуючих газів вище за . потоком першого шару каталізатора 7а з метою контролю температури газів, що Вступають до реакції.

Нарешті, трубопровід або колектор 17, котрий простягається коаксіальне до останнього шару каталізатора 7Ь, забезпечується в реакторі 1 для вилучення продуктів реакції з такого шару каталізатора та остаточного вивільнення з реактора 1 через патрубок 5.

На фігурі 1, стрілки ЕР показують різноманітні шляхи газу по простору 10, через шари 7а-7с та сч ов теплообмінники 12-13.

Фігура 2 показує в цілому реактор для екзотермічного гетерогенного синтезу, отриманий при модифікації і) реактора на фігурі 1 згідно із способом модернізації даного винаходу. На цій фігурі, деталі реактора 1, чия будова або функція еквівалентні по відношенню до деталей, раніше показаних на фігурі 1, будуть показані тими же позначками та не будуть далі описуватися. со зо Даний винахід не обмежений модернізацією реакторів повністю відкритого типу з покривним ковпаком, який по суті має той же діаметр як і корпус, але він буде спроможний вигідно запроваджуватися для модернізації ісе) будь-якого типу реактора екзотермічного гетерогенного синтезу з одним або більшою кількістю шарів ю каталізатора, і отже, також для модернізації на місці реакторів так званого типу Келлогга або вузького типу, тобто, з кришкою, що має діаметр менше ніж діаметр корпусу. о

Згідно з попередньою стадією даного способу, патрон 6 реактора 1 раніше спорожняється від його вмісту, і ї- перший шар каталізатора 18 та другий шар каталізатора 19 - нижче першого - розміщуються всередині його у верхній частині 2а корпусу 2. Шари каталізатора 18 та 19 еквівалентні шарам 7а та 76 реактора згідно з існуючим рівнем техніки на фігурі 1.

У подальшій стадії даного способу модернізації, більшість шарів каталізатора 20-22 переважно « забезпечується в нижній частині 25Ь корпусу 2, і такі шари розміщуються паралельно одне одному. з с До того ж, згідно з винаходом, перший каталізатор (на фігурі не показано), що має заздалегідь визначену . активність, завантажується в перший та другий шар каталізатора, 18 та 19, відповідно, у той час, як другий и?» каталізатор (на фігурі не показано), має вищу реакційну активність по відношенню до першого каталізатора, завантаженого в інші шари, завантажується в шари каталізатора 20-22 у нижній частині 25 корпусу 2.

Каталізатор першого типу, завантажений в шари 18 та 19, складається, наприклад, із звичайного базованого -І залізі каталізатора малої гранулометрії (магнетит), у той час, як каталізатор другого типу, завантажений в шари каталізатора 20-22, є переважно базований на рутенії каталізатор, та краще, каталізатор, базований на о рутенії на графітовій основі. Реакційна активність каталізатора, а саме останнього з вищеназваних, звичайно є с в інтервалі між п'ятьма та двадцятьма разами порівняно з активністю звичайного базованого на залізі 5ор каталізатора. С цією метою, шари 20-22 належним чином з'ясовуються за розміром, так щоб вмістити каталізатор

Ме. високої активності без його пошкодження. Згідно з дослідженнями, виконаними заявником, краще щоб висота 4) згаданих шарів каталізатора не перевищувала 4 метрів, так щоб тиск або руйнівна сила, що діють на каталізатор всередині, перебували в межах допустимих інтервалів. Наприклад, особливо сприятливі результати досягались з шарами каталізатора 20-22 у нижній частині модернізованого реактора 1, що мав висоту між 2,5 та 3,5 Метрами.

Дякуючи стадіям забезпечення нижньої частини корпусу численними шарами каталізатора, та завантаження

Ф) згаданих шарів каталізатором високої активності, можливо отримати збільшення виходу продукту конверсії до ка 130965 по відношенню до виходу продукту, досяжного у реакторі на фігурі 1. Більш того, також досягаються заощадження з точки зору коштів експлуатації та енерговитрат. Таке збільшення виходу продукту, котрий бо переважно приводить до значного збільшення виробничої потужності модернізованого реактора, цілком виправдовує інвестиційні кошти, необхідні, щоб виконати спосіб модернізації згідно з даним винаходом, зокрема витрату використання каталізатора, що має високу реакційну активність, наприклад, каталізатора з рутенію, котрий тепер коштує значно більше, ніж звичайний каталізатор з низькою активністю. Переваги, що надані даним винаходом, головним чином можуть бути віднесені до факту використання каталізатора з високою реакційною 65 активністю у всій нижній частині корпусу, де швидкість реакції значно нижча, ніж у верхній частині, завдяки забезпеченню у такій частині численних шарів належним чином фракціонованого каталізатора, розміщених паралельно одне одному.

Як показано на фігурі 2, згідно з особливо сприятливим втіленням способу даного винаходу, оптимальний розподіл об'ємів реакції і, отже, каталізатора (як звичайного типу, так і типу з високою активністю) досягається за допомогою забезпечення двох шарів каталізатора 18 та 19 послідовно у верхній частині 2а корпусу 2, та трьох шарів каталізатора 20-22 паралельно у нижній частині 26.

У будь-якому випадку, число шарів каталізатора всередині реактора 1 може відрізнятися від показаного на фігурі 2, згідно з структурними характеристиками реактора, що має бути модернізований, та з умовами експлуатації. Наприклад, можливо забезпечити від 2 до 5 шарів каталізатора в нижній частині 26 корпусу 2, /о завантаженого каталізатором, що має високу реакційну активність.

Згідно з подальшою характеристикою даного винаходу, кожний шар каталізатора 20-22 у нижній частині 26 корпусу 2, забезпечується засобами - по суті відомими - для отримання радіального або аксіально-радіального потоку газу через ці шари. Згадані засоби можуть, наприклад, включати належним чином перфоровані протилежні газопроникні стінки 23 для впуску та випуску газу, та дно 24, котре не є газопроникним. В такий спосіб, втрати завантаження, спричиненого потоком реакційної суміші крізь шари каталізатора 20-22 переважно зменшуються, таким чином зменшуючи також енерговитрати та кошти на експлуатацію.

Засоби цього типу для реалізації аксіально-радіального газового потоку всередині шарів каталізатора описуються, наприклад, у патенті США 4,755,352, опис котрих тут включено як посилання.

У випадку аксіально-радіального потоку через шари каталізатора 20-22, можливо отримати оптимальне

Використання каталітичної маси з високою реакційною активністю, так що всі частини каталізатора піддаються реакційній суміші та жодна з них не буває невикористаною, що викликало б втрату виходу продукту реакції та інвестиційних коштів.

Переважно, як зазначено на фігурі 2, шари каталізатора 20-22 у нижній частині 265 корпусу 2 включають відповідну газопроникні поверхні для впуску реагуючих газів, відісланих зовнішніми газопроникними боковими сч ов стінками 23. Стінки 23 знаходяться у сполученні рухливої речовини з другим шаром каталізатора 19 у верхній частині 265 корпусу 2. Більше того, шари каталізатора 20-22 включають відповідні газопроникні поверхні для і) випуску реагуючих газів, відісланих внутрішніми газопроникними боковими стінками 23, що знаходяться у сполученні рухливої речовини з колектором 17 для випуску газів. Крім того, будучи надзвичайно легким та крихким, каталізатор з високою реакційною активністю, наприклад типу базованого на рутенії на графітовій с зо основі, є також дуже чутливим до температури. Фактично, було відзначене те що, на відміну від звичайних каталізаторів з низькою реакційною активністю, якщо каталізатор високої активності нагрівається до температур ісе) понад 45092 під час екзотермічної реакції синтезу, він зазнає безповоротних пошкоджень завдяки реакції ю метанування між вуглецем графіту та воднем, присутнім у реакційній суміші.

С цією метою, у прикладі на фігурі 2 з аксіально-радіальними шарами каталізатора, було виявлено, що ліпше о 3з5 завантажити шари каталізатора 20-22 у нижній частині 25 корпусу 2 першим каталізатором, що має заздалегідь визначену активність - наприклад, каталізатором, базованим на залізі (магнетит) - у верхній частині 25 згаданих шарів, які перетинаються реагуючими газами по суті аксіальним рухом, та другим каталізатором, що має більшу активність, ніж перший каталізатор - наприклад рутеній на графітовій основі - у частині шарів 20-22, що залишається, які перетинаються реагуючими газами по суті радіальним рухом. «

Фактично, у верхній частині каталітична маса перетинається реагуючими газами по суті аксіальним рухом, ШЩ- с отже є можливим, щоб час перебування згаданих газів при певних умовах експлуатації (наприклад, тиск біля 200 й бар або більше) був достатнім для температурного підйому до приблизно 4502С або більше. Це би викликало "» безповоротні пошкодження каталізатора з високою реакційною активністю, таким чином спричиняючи також втрати у виході продукту конверсії та збільшення капіталовкладень.

Як наслідок, а очікувати кожний міг би протилежне, у деяких ситуаціях, використання малих прошарків -І звичайного малоактивного каталізатора - наприклад, каталізатора базованого на залізі (магнетит) - розміщеного у верхній частині 25 шарів каталізатора 20-22, може стати більш сприятливим, ніж завантаження згаданих шарів

Мн тільки каталізатором високої активності. Це є завдяки тому фактові, що звичайний каталізатор не пошкоджується с високими температурами, що може бути зроблено у аксіальній частині шарів 20-22, таким чином воно гарантує в усіх випадках визначений вихід продукту конверсії. б Навпаки, ця проблема не виявляється у більшій частині шарів каталізатора 20-22, що пересікаються се» реакційною сумішшю по суті радіальним рухом, і отже вони переважно завантажуються каталізатором, що має високу реакційну активність.

До того ж, дякуючи присутності цих прошарків звичайного каталізатора з низькою реакційною активністю, 5Б5 Можливо захистити дорогий та крихкий каталізатор високої активності від можливих високих швидкостей реагуючих газів, що входять до шарів каталізатора 20-22. і) Наводячи приклад, прошарки каталізатора звичайного типу з низькою реакційною активністю, розміщені у ко верхній частині 25 шарів каталізатора 20-22, що перетинаються реагуючими газами по суті аксіальним рухом, можуть займати від 595 до 3095 загальної висоти згаданих шарів. 60 Стадії способу модернізації згідно з даним винаходом можуть виконуватися незалежно від порядку, в якому вони слідують у даному описі та наступних пунктах формули винаходу, згідно з специфічними технічними вимогами впровадження, що можуть змінюватися раз від разу.

Згідно з подальшим аспектом даного винаходу, реактор для виконання екзотермічного гетерогенного синтезу, може бути отриманий шляхом вищезгаданого способу модернізації, або він може бути вигідно 65 Виготовлений як новий ("бренд").

З цією метою, реактор 1, що включає зовнішній корпус 2 та принаймні перший шар каталізатора 18-19, котрий простягається у верхній частині 2а корпусу 2, відрізняється тим, що він далі включає більшість шарів каталізатора 20-22, розміщених паралельно одне одному у нижній частині 25 корпусу 2.

Характеристики та переваги реактора, отриманого вищезгаданим способом модернізації та описані з посиланням на фігуру 2 всі можуть бути знайдені також у новому виготовленому реактору, та тому вони не будуть повторюватися у наступному описі. Як при виготовленні новий реактор, так і отриманий за допомогою модернізації вже-існуючого реактора, реактор 1, показаний у прикладі на фігурі 2 дозволяє виконувати екзотермічний гетерогенний синтез з високим виходом продукту конверсії та виробничою потужністю, і при цьому з низькими енерговитратами, - згідно з наступним процесом. 70 Газові реагенти - такі як, наприклад, водень та азот або метан та пар - що подаються до реактора 1 крізь патрубок 4, підігріваються у просторі 10 та у теплообмінниках 13 та 12.

Потім, вони подаються до першого шару каталізатора 18, що включає звичайний каталізатор, наприклад, каталізатор, базований на залізі (магнетит).

Температура газових реагентів, що подаються до першого шару каталізатора 18, контролюється в межах бажаних значень як за допомогою першої частини прохолодних або "охолоджуючих" газових реагентів, що доставляються до реактора 1 крізь розподілювач 16, так і за допомогою другої частини прохолодних газових реагентів, що доставляються до реактора крізь трубопровід 15 та підігріваються в теплообміннику 12.

Згодом, реакційна суміш, що залишає шар каталізатора 18, який перетинається аксіально-радіальним доцентровим потоком, в центрі збирається та подається - на боці корпусу - до обмінника 12, де вона частково 2о охолоджується завдяки непрямому теплообміну з потоком прохолодних реагуючих газів, що течуть на боці труби.

Реакційна суміш, охолоджена таким чином, потім доставляється до наступного шару каталізатора 19, котрий завантажено звичайним каталізатором, наприклад базованим на залізі (магнетит).

Друга реакційна суміш залишає шар каталізатора 13, що перетинається доцентровим аксіально-радіальним сч об потоком. Згадана реакційна суміш збагачується продуктами реакції, та подається - на боці корпусу - до обмінника 13, де вона частково охолоджується завдяки непрямому теплообміну з потоком прохолодних і) реагуючих газів, що течуть на боці труби.

Вигідно те що, реакційна суміш, охолоджена таким чином, подається потім одночасно до шарів каталізатора 20-22, котрі розміщено паралельно у нижній частині 26 корпусу 2. Згідно з винаходом, шари каталізатора 20-22 с зо завантажаться каталізатором, що має високу реакційну активність, краще каталізатором на базі рутенію на графітовій основі. ісе)

Завдяки присутності каталізатора високої активності у шарах каталізатора 20-22, з перевагою є можливим ю зручно працювати з порівняно низькими температурами реакції, нижче, ніж у реакційної суміші, що входить до попередніх шарів каталізатора 18-19, таким чином заощаджуючи експлуатаційні кошти та енерговитрати. о

Нарешті, остання реакційна суміш виходить із шарів каталізатора 20-22, що перетинається доцентровим ї- аксіально-радіальним потоком. Згадана остання реакційна суміш збирається в центральному колекторі 17, до того, як її остаточно вивільнять з реактора 1 крізь патрубок 5.

Згідно з переважним втіленням, процес за даним винаходом далі включає стадію утворення першої частини реакційної суміші, щоб текла в верхню частину 25 шарів каталізатора 20-22 у нижній частині корпусу по суті « аксіальним рухом крізь перший каталізатор, що має заздалегідь визначену активність, та утворення другої з с частини реакційної суміші, щоб текла крізь частину згаданих шарів 20-22, що залишається, по суті радіальним рухом крізь другий каталізатор, що має більшу активність, ніж перший каталізатор. ;» Кілька переваг, що їх отримують в результаті даного винаходу, відразу стають очевидними з того, що викладено вище; зокрема, є можливим значно збільшити вихід продукту конверсії і виробничу потужність вже існуючого реактора, при одночасному зменшенні як експлуатаційних коштів, так і енерговитрат. -І «сл

Claims (13)

Формула винаходу

1. Спосіб модернізації "на місці" реактора гетерогенного екзотермічного синтезу, який включає зовнішній (22) корпус з численними шарами каталізатора, які накладають один на одний в обопільному просторовому с» відношенні, при цьому у верхній частині корпусу, яка займає приблизно до 20-5095 його внутрішнього простору, розміщують принаймні перший шар каталізатора, який завантажують першим каталізатором з заздалегідь визначеною активністю, при цьому згадані шари каталізатора забезпечують засобами для подавання крізь них вв потоку реагуючих газів, який відрізняється тим, що надалі розміщують численні шари каталізатора у нижній частині корпусу, яка займає приблизно до 50-8095 його внутрішнього простору, при цьому шари каталізатора (Ф) розміщують паралельно один одному та завантажують їх другим каталізатором з більшою активністю, ніж ГІ перший каталізатор, завантажений у згаданий принаймні перший шар.

2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що завантажують згадані шари каталізатора у згаданій нижній во частині корпусу каталізатором з рутенію на графітовій основі.

З. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що надалі забезпечують згадані шари каталізатора у згаданій нижній частині корпусу засобами подавання в них радіального або аксіально-радіального потоку реагуючих газів.

4. Спосіб за п. З, який відрізняється тим, що завантажують згадані шари каталізатора у згаданій нижній частині корпусу згаданим першим каталізатором з заздалегідь визначеною активністю у верхню частину цієї ди частини корпусу, яку реагуючі гази перетинають по суті аксіальним рухом, та у частину, що залишається, тобто з шарами, які газові реагенти перетинають по суті радіальним потоком, завантажують згаданий другий каталізатор, що має більшу активність, ніж перший каталізатор.

5. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що згадані шари каталізатора у нижній частині корпусу виготовляють з газопроникною поверхнею для впуску реагуючих газів для сполучення рухливої речовини із Згаданим принаймні першим шаром каталізатора у верхній частині корпусу та газопроникною поверхнею для випуску відреагованих газів для сполучення рухливої речовини з одним і тим же патрубком випуску газів.

6. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що розміщують п'ять шарів каталізатора: перший та другий шари каталізатора - у згаданій верхній частині корпусу, та третій, четвертий і п'ятий шари каталізатора, розміщені, відповідно, взаємопаралельно один одному - у згаданій нижній частині корпусу. 70

7. Реактор для екзотермічного гетерогенного синтезу, що включає зовнішній корпус з принаймні першим шаром каталізатора в верхній частині корпусу, при цьому згадані шари каталізатора забезпечені засобами для подавання крізь них потоку реагуючих газів, який відрізняється тим, що в нижній частині корпусу розміщені паралельно один одному численні шари каталізатора.

8. Реактор за п. 7, який відрізняється тим, що згадані шари каталізатора у нижній частині корпусу /5 Виготовлені з обопільними вертикальними газопроникними стінками для впуску і випуску газів.

9. Реактор за п. 7, який відрізняється тим, що згадані шари каталізатора у нижній частині корпусу виготовлені з газопроникною поверхнею для впуску реагуючих газів для сполучення рухливої речовини із згаданим принаймні першим шаром каталізатора у верхній частині корпусу, та з газопроникною поверхнею для випуску відреагованих газів для сполучення рухливої речовини з одним і тим же патрубком випуску газів.

10. Реактор за п. 7, який відрізняється тим, що в корпусі розміщені п'ять шарів каталізатора: перший та другий шари - у згаданій верхній частині корпусу, третій, четвертий та п'ятий шари, відповідно, - взаємопаралельно один одному у згаданій нижній частині корпусу.

11. Спосіб екзотермічного гетерогенного синтезу з високим виходом продукту, за яким подають газові реагенти у реактор синтезу, в корпусі якого розміщують численні взаємонакладені шари каталізатора в с обопільному просторовому відношенні, проводять реакцію між згаданими газовими реагентами у згаданих шарах о каталізатора, який відрізняється тим, що додатково подають реакційну суміш з принаймні першого шару каталізатора у верхній частині згаданого корпусу до численних шарів каталізатора, розміщених взаємопаралельно один одному в нижній частині корпусу, забезпечують протікання згаданої реакційної суміші в згаданих шарах каталізатора у згаданій нижній частині корпусу крізь каталізатор, що має більшу реакційну с зо активність по відношенню до активності каталізатора, завантаженого у згаданий принаймні перший шар каталізатора, після чого вивільняють з реактора продукти реакції, що залишають згадані шари каталізатора у ісе) згаданій нижній частині корпусу. ю

12. Спосіб за п. 11, який відрізняється тим, що згадану реакційну суміш спрямовують у згадані шари каталізатора у нижній частині корпусу крізь масу каталізатора з рутенію на графітовій основі. о

13. Спосіб за п. 11, який відрізняється тим, що спрямовують першу порцію згаданої реакційної суміші в ї- верхню частину згаданої нижньої частини корпусу, яку реагуючі гази перетинають по суті аксіальним рухом крізь перший каталізатор із заздалегідь визначеною активністю, а другу порцію згаданої реакційної суміші спрямовують крізь частину згаданих шарів, що залишається, заповнену каталізатором з більшою активністю, ніж перший каталізатор, яку газові реагенти перетинають по суті радіальним рухом. « - с ;» -І 1 1 б 50 сю» Ф) іме) 60 б5