UA80203C2 - Chemical reactor, method for conducting catalytic chemical reactions - Google Patents

Chemical reactor, method for conducting catalytic chemical reactions Download PDF

Info

Publication number
UA80203C2
UA80203C2 UAA200511846A UAA200511846A UA80203C2 UA 80203 C2 UA80203 C2 UA 80203C2 UA A200511846 A UAA200511846 A UA A200511846A UA A200511846 A UAA200511846 A UA A200511846A UA 80203 C2 UA80203 C2 UA 80203C2
Authority
UA
Ukraine
Prior art keywords
heat exchangers
reactor
catalyst
fact
reactor according
Prior art date
Application number
UAA200511846A
Other languages
English (en)
Inventor
Ermanno Philippi
Enrico Rizzi
Mirko Tarozzo
Original Assignee
Methanol Casale Sa
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 Methanol Casale Sa filed Critical Methanol Casale Sa
Publication of UA80203C2 publication Critical patent/UA80203C2/uk

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/04—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds
    • B01J8/0403—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the fluid flow within the beds being predominantly horizontal
    • B01J8/0423—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the fluid flow within the beds being predominantly horizontal through two or more otherwise shaped beds
    • B01J8/0426—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the fluid flow within the beds being predominantly horizontal through two or more otherwise shaped beds the beds being superimposed one above the other
    • B01J8/043—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the fluid flow within the beds being predominantly horizontal through two or more otherwise shaped beds the beds being superimposed one above the other in combination with one cylindrical annular shaped bed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J19/248—Reactors comprising multiple separated flow channels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/04—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds
    • B01J8/0446—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the flow within the beds being predominantly vertical
    • B01J8/0461—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the flow within the beds being predominantly vertical in two or more cylindrical annular shaped beds
    • B01J8/0469—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the flow within the beds being predominantly vertical in two or more cylindrical annular shaped beds the beds being superimposed one above the other
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/04—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds
    • B01J8/0492—Feeding reactive fluids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/04—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds
    • B01J8/0496—Heating or cooling the reactor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D9/0006—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the plate-like or laminated conduits being enclosed within a pressure vessel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D9/0012—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the apparatus having an annular form
    • F28D9/0018—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the apparatus having an annular form without any annular circulation of the heat exchange media
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/00106—Controlling the temperature by indirect heat exchange
    • B01J2208/00115—Controlling the temperature by indirect heat exchange with heat exchange elements inside the bed of solid particles
    • B01J2208/0015—Plates; Cylinders
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/0053—Controlling multiple zones along the direction of flow, e.g. pre-heating and after-cooling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00743—Feeding or discharging of solids
    • B01J2208/00761—Discharging
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/02—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor with stationary particles
    • B01J2208/021—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor with stationary particles comprising a plurality of beds with flow of reactants in parallel
    • B01J2208/022—Plate-type reactors filled with granular catalyst
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00002—Chemical plants
    • B01J2219/00018—Construction aspects
    • B01J2219/00024—Revamping, retrofitting or modernisation of existing plants

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Description

Опис винаходу
Даний винахід стосується хімічного реактора, який призначений для проведення каталітичних реакцій. 2 Винахід стосується, зокрема, хімічного реактора з закритим із протилежних боків відповідними кришками по суті циліндричним корпусом, який утворює зону реакції принаймні з одним шаром каталізатора. Більш конкретно даний винахід стосується хімічного реактора описаного вище типу, який має принаймні один так називаний псевдоіїзотермічний шар каталізатора, у якому температуру реакції, яка відбувається в ньому, шляхом відповідного регулювання підтримують на постійному рівні у вузькому діапазоні відхилень від заданої 710 температури.
Відомо, що останнім часом при проведенні каталітичних реакцій все більш і більш гострою стає проблема підвищення продуктивності та конверсійного виходу реакторів і одночасного зниження споживаної ними енергії і витрат на їх створення й експлуатацію.
Для рішення цієї проблеми в останні роки було запропоновано багато різних конструкцій псевдоізотермічних 12 хімічних реакторів.
Під "псевдоізотермічними" реакторами в даному контексті маються на увазі реактори, які призначені для проведення хімічних реакцій, у яких температуру реакції в зоні реакції постійно підтримують у вузькому діапазоні відхилень від заданого оптимального значення за допомогою розташованих у зоні реакції теплообмінників, наприклад, трубчастого або пластинчастого типу.
Однак при всіх перевагах відомих реакторів подібного типу жоден з них повною мірою не відповідає зазначеним вище вимогам, які пов'язані з підвищенням продуктивності та конверсійного виходу реактора й одночасним зниженням споживаної енергії та витрат на його створення й експлуатацію.
Практично всі відомі в даний час "псевдоізотермічні" реактори або забезпечують високу продуктивність і високий вихід, але складну конструкцію і споживають багато енергії та вимагають високих витрат на створення й с експлуатацію, або, навпаки, при відносно простій конструкції та низьких витратах на створення й експлуатацію. (39 не забезпечують високої продуктивності та високого конверсійного виходу.
В основу даного винаходу була покладена задача розробити хімічний реактор зазначеного на початку опису типу, який мав би певні конструктивні та функціональні особливості і, як наслідок цього, забезпечував би високу продуктивність і високий конверсійний вихід при низькому споживанні енергії та низьких витратах на о його створення й експлуатацію. Га»)
Зазначена вище задача вирішується за допомогою пропонованого у винаході хімічного реактора, який призначений для проведення каталітичних реакцій і основні відмітні риси якого в повному обсязі розкриті та сч заявлені у формулі винаходу. Га»)
Інші особливості та переваги пропонованого у винаході реактора більш докладно розглянуті нижче на прикладі кращого варіанта його можливого здійснення, який не обмежує обсяг винаходу, з посиланням на додані со до опису креслення, які його ілюструють.
На доданих до опису кресленнях показано: на Фіг.1 - схематичне зображення в поздовжньому розрізі хімічного реактора, який пропонується в кращому « варіанті здійснення даного винаходу, і З 50 на Фіг.2 та З - схематичні зображення показаного на Фіг.1 реактора в поперечному перерізі площинами В-В с та С-С відповідно.
Із» На Фіг.1 схематично показаний псевдоізотермічний хімічний реактор 1 з вертикальною віссю А-А, призначений для проведення хімічних реакцій у шарі каталізатора, а в даному конкретному (але такому, що не обмежує обсяг винаходу) випадку - для синтезу аміаку, метанолу або формальдегіду.
Реактор 1 має циліндричний корпус 2, закритий із протилежних боків днищем З та кришкою 4. На кришці 4 бо розташовані патрубки 5, 5 та 5" для подачі в реактор вихідних реагентів, а на днище З - патрубок 6 для ав | відбору з реактора продуктів реакції.
Відповідно до першої особливості даного винаходу в корпусі 2 реактора розташовані дві зони 7 та 8 реакції о з відповідними шарами 9 та 10 каталізатора. ав! 20 Вихідні реагенти, які подаються до реактора, проходять через відкритий зверху в площині 11 та обмежений знизу перфорованим днищем 12 шар 9 каталізатора в напрямку подовжньої осі реактора. с» Нижній шар 10 каталізатора обмежений у напрямку, паралельному осі А-А, внутрішньою 13 та зовнішньою 14 перфорованими стінками по суті циліндричного кошика 15, отвори яких призначені для проходу реагентів через шар 10 каталізатора в радіальному напрямку. 29 Нижній шар каталізатора 10 зверху відкритий і займає в реакторі простір між верхньою і нижньою площинами
ГФ) 16 та 17. Розташований нижче площини 16 у днищі З реактора простір 18 заповнюють відповідним (не показаним на кресленні) гранульованим інертним матеріалом, який утворює основу нижнього шару 10 каталізатора. о Зазор 19 між кошиком 15 нижнього шару каталізатора і корпусом 2 реактору призначений для проходу та розподілу реагентів у шарі 10 каталізатора. Зазор 19 і верхня границя (площина 16) нижнього шару 10 60 каталізатора сполучаються з верхнім шаром 9 каталізатора через перфороване днище 12 та колектор 20, у якому збираються реагенти і продукти реакції, які виходять з верхнього шару 9 каталізатора.
Розташована між кошиком 15 і віссю А-А корпусу 2 реактора камера 21, у якій збираються продукти, які виходять з нижнього шару 10 каталізатора, з'єднана відвідною трубою 22 з розташованим на днище З вихідним патрубком 6. бо Пристрої для кріплення в корпусі реактора верхнього і нижнього шарів 9 та 10 каталізатора добре відомі і тому докладно не розглядаються.
Для заміни каталізатора верхнього і нижнього шарів 9 та 10 призначені розташовані в середній і нижній частинах корпусу 2 реактора патрубки 23 та 24.
Іншою особливістю пропонованого у винаході реактора є наявність у ньому великої кількості занурених у верхній і нижній шари 9 та 10 каталізатора теплообмінників 25. Як такі теплообмінники 25 бажано використовувати пластинчасті теплообмінники прямокутної коробчастої форми. Такі теплообмінники звичайно виготовляють із двох покладених один на одного металевих листів (пластин), які зварюванням з'єднують один з одним таким чином, що між ними залишається вільний простір певної ширини, через який прокачують робочий /о текучий теплоносій.
Теплообмінники 25 бажано розташовувати радіально з витягнутими паралельно осі А-А корпусу 2 реактора довгими боками 26. Площа поперечного перерізу теплообмінників 25 бажано повинна бути меншою, ніж площа наявних у корпусі реактора отворів, зокрема, площа не показаного на кресленнях звичайного люка, розташованого в днище і/або у верхній кришці реактора. Такі люки, розміри яких є значно меншими ніж діаметр 7/5 Корпусу, можна використовувати при складанні реактора для розміщення теплообмінників 25 у шарах каталізатора, а також їх заміни і поточного ремонту й обслуговування.
У пропонованому у винаході реакторі в кожному шарі каталізатора розташовані концентрично навколо центральної осі корпусу 2 реактора теплообмінники 25 об'єднані в декілька (у даному варіанті, який не обмежує обсяг винаходу - у два) незалежні кільцеві блоки, у яких вони з'єднані між собою послідовно і/або паралельно, про що більш докладно сказано нижче.
Кожен теплообмінник 25 повинен мати вхідний 27 і вихідний 28 патрубки, призначені для подачі і відбору з теплообмінника робочого текучого теплоносія. У показаному на кресленнях варіанті вхідний і вихідний патрубки розташовані на протилежних коротких боках теплообмінників 25.
Верхні боки теплообмінників 25, які розташовані у верхньому шарі 9 каталізатора, з'єднані через патрубки сч ру трубами 29 із вхідними патрубками 5 та 5 реактора. Одночасно нижні боки теплообмінників 25 через патрубки 28, бічні відводи 30, центральну трубу 31 і колектор 32 з'єднані з відкритим зверху (площина 11) верхнім і) шаром 9 каталізатора.
Розташована на осі корпусу 2 реактора центральна циліндрична труба 31 проходить через весь верхній шар 9 каталізатора. Труба має закритий не перфорованим листом 33 нижній кінець і закритий перфорованим листом с зо За верхній кінець, через який вона сполучається з колектором 32.
Центральну трубу 31 бажано також з'єднати трубою 35, яка проходить через верхній перфорований лист 34, о з вхідним патрубком 5", який призначений для подачі в реактор додаткових газоподібних реагентів. с
Робочий текучий теплоносій подають у теплообмінники 25 нижнього шару 10 каталізатора і відбирають з них через вхідний та вихідний патрубки відповідно, які розташовані на днищі З корпусу реактора. Для цього, о
Зв Зокрема, призначені показані на днищі З корпусу реактора вхідні патрубки 36 та 37 і вихідні патрубки 38. со
Нижні боки теплообмінників 25, які розташовані у нижньому шарі 10 каталізатора, через патрубки 27 з'єднані з вхідними патрубками 36 та 37 трубами 39. Теплообмінники нижнього шару каталізатора мають також патрубки 28, з'єднані також з вихідними патрубками 38 трубами 40. Однією з особливістю пропонованого в даному винаході реактора є наявність у ньому труб 41, які з'єднують між собою патрубки 27 та 28 сусідніх « теплообмінників 25 нижнього шару каталізатора 10. з с У показаному на Фіг.1-3 реакторі в кожному шарі 9 та 10 каталізатора розташовано два окремих блоки 01 та
Ц2 теплообмінників 25. У верхньому шарі 9 каталізатора об'єднані в блоки теплообмінники з'єднані паралельно, ;» а в нижньому шарі 10 каталізатора - послідовно.
Відповідно до іншої відмітної риси винаходу висота (довгий бік) теплообмінників 25 менша за осьову довжину шарів 9 та 10 каталізатора, і тому в пропонованому у винаході реакторі верхня частина 42 кожного шару
Го! 9 та 10 каталізатора, у якій немає теплообмінників, працює в адіабатичному режимі.
Під час роботи вихідні реагенти в описаний вище реактор 1 безупинно подаються через патрубки 5, 5", 5". о Вихідні реагенти, які подаються у реактор через труби 29 і патрубки 27 попадають у розташовані в першій ко зоні 7 реакції та об'єднані в блоки Ш1 і 02 теплообмінники 25 верхнього шару 9 каталізатора.
Усередині теплообмінників 25 вихідні реагенти виконують функцію (першого) робочого текучого теплоносія. о Реагенти, які проходять через теплообмінники 25, через патрубки 28 і труби ЗО попадають у центральну сю трубу 31.
Одночасно в центральну трубу 31 через патрубок 5" і трубу 35 подаються "свіжі" реагенти, які змішуються в ній з реагентами, які пройшли через теплообмінники 25 та у загальному потоці попадають у колектор 32, а потім
В осьовому напрямку проходять через шар 9 каталізатора, у якому частково вступають у реакцію.
Суміш реагентів і продуктів реакції, яка утворюється в зоні 7 реакції, проходить через перфороване днище
Ф) 12 верхнього шару каталізатора і збирається в колекторі 20, з якого вона в осьовому напрямку (через площину ка 16) і в радіальному напрямку (через зазор 19) попадає в другу зону 8 реакції.
В другій зоні 8 реакції, через яку суміш реагентів і продуктів реакції проходить у радіально-осьовому бо напрямку, реакція закінчується.
Продукти, які виходять з другої зони 8 реакції, збираються в камері 21 і попадають у трубу 22, з'єднану з призначеним для відбору з реактора продуктів реакції патрубком 6.
Для регулювання температури в другій зоні 8 реакції використовують другий робочий текучий теплоносій, зокрема, звичайну або котлову воду або розплавлені солі, який прокачують через занурені в нижній шар 10 65 каталізатора теплообмінники 25. В другій зоні 8 реакції відбувається теплообмін між реагентами і продуктами реакції і другим робочим текучим теплоносієм, який спочатку через патрубки 36 та 27 по трубах 39 подають у теплообмінники 25 зовнішнього блоку 02. З теплообмінників зовнішнього блоку другий робочий текучий теплоносій через патрубки 28 та 27 по трубах 41 подають у теплообмінники 25 внутрішнього блоку Ш1. Другий робочий текучий теплоносій, який пройшов через теплообмінники 25 внутрішнього блоку Ш1, виводять з реактора
Через патрубки 38, з'єднані трубами 40 з патрубками 28 теплообмінників 25 блоку 02.
У цьому зв'язку необхідно відзначити, що в одному з кращих варіантів здійснення винаходу частину другого робочого текучого теплоносія через патрубки 37 по трубах 39 прямо подають у теплообмінники 25 внутрішнього блоку ШІ, у яких він змішується з текучим теплоносієм, який потрапляє в них з теплообмінників зовнішнього блоку 02. 70 З приведеного вище опису випливає, що блоки 1 та 02 теплообмінників 25 у першій зоні 7 реакції працюють паралельно, а в другій зоні 8 реакції -послідовно. При цьому по суті й у першому, і в другому шарах 9 та 10 каталізатора реакція протікає в "псевдоізотермічних" умовах, за винятком невеликої верхньої частини 42 шару каталізатора, у якій через відсутність теплообмінників і регулювання температури вона протікає в адіабатичних умовах.
У деяких окремих випадках у корпусі 2 реактора можна розташувати ще один (не показаний на кресленні) додатковий шар каталізатора, який працює тільки в адіабатичному режимі.
Пропоновані у винаході рішення можна використовувати і для створення нових реакторів, і для доробки та модернізації існуючих реакторів псевдоізотермічного типу шляхом заміни їх внутрішніх елементів (зокрема, для модернізації і використання реакторів, визнаних непридатними для подальшої експлуатації). Ці рішення можна 2о також використовувати і для створення на базі існуючих реакторів адіабатичного типу (реакторів без будь-якого внутрішнього устаткування) реакторів псевдоізотермічного типу.
Описані вище рішення дозволяють створити хімічний реактор, який забезпечує високу продуктивність і високий вихід, є простим у виготовленні, споживає мало енергії і не потребує високих капіталовкладень і великих поточних витрат. с
Усі ці переваги пропонованого у винаході реактора пов'язані з наявністю двох шарів каталізатора з осьовим і відповідно радіально-осьовим напрямком потоку газоподібних реагентів, які протікають Через них, і (8) можливістю підвищення ефективності процесу теплообміну, який відбувається в каталізаторі, і оптимального регулювання падіння тиску газу.
Використання одного загального корпусу з двома зонами реакції істотно знижує витрати на створення со зо реактора і помітно спрощує його конструкцію.
Крім того, використання в пропонованому у винаході реакторі з одним корпусом двох різних робочих текучих о теплоносіїв дозволяє додатково збільшити конверсійний вихід реакції (завдяки кращому контролю температури с реакції) і, підвищивши ефективність теплообміну, знизити споживання енергії.
Показаний на Фіг.1-3 варіант виконання реактора слід розглядати тільки як кращий приклад можливого о здійснення винаходу, що не виключає й інших варіантів його здійснення і внесення в розглянутий варіант різних со спрямованих на рішення зазначених вище технічних проблем змін і удосконалень, які не виходять за його обсяг, визначений його формулою.
Так, зокрема, у винаході відповідно до іншого варіанта його здійснення пропонується реактор 1 (не показаний на кресленнях), у якому в розташовані паралельно блоки 01 та 02 теплообмінників 25 нижнього « псевдоізотермічного шару 10 каталізатора подають два різних, не зв'язаних один з одним потоки робочого з с текучого теплоносія. Пропонований у цьому варіанті здійснення винаходу реактор не має внутрішніх труб 41, які . з'єднують один з одним теплообмінники 25 різних блоків, що у цьому варіанті з'єднані з зовнішніми джерелами и?» робочого текучого теплоносія через відповідні патрубки та труби 27, 29, 39 та 40. Функції одного з робочих текучих теплоносіїв у цьому варіанті виконують безпосередньо самі газоподібні регенти.
На базі пропонованого у винаході реактора у винаході пропонується також новий спосіб проведення
Го! каталітичних хімічних реакцій, наприклад, реакції синтезу аміаку, метанолу або формальдегіду, який полягає у тому, що реагенти подають принаймні в одну зону реакції, у якій знаходиться шар каталізатора з великою о кількістю занурених у нього й об'єднаних у конструктивно незалежні блоки теплообмінників, у які одночасно ко подають відповідні різні робочі текучі теплоносії, якими контролюють температуру реакції, що протікає в шарі каталізатора в псевдоізотермічних умовах. («в) с»

Claims (1)

  1. Формула винаходу
    1. Хімічний реактор для проведення каталітичних реакцій з циліндричним корпусом (2), закритим із протилежних кінців відповідними кришками (3, 4), принаймні одною зоною реакції (7, 8), у якій знаходяться (Ф) шари (9, 10) каталізатора і велика кількість теплообмінників (25), який відрізняється тим, що теплообмінники (25) ГІ об'єднані в конструктивно незалежні блоки (01, 02), у які через сполучні пристрої (27, 29, 39) подаються відповідні потоки різних робочих текучих теплоносіїв. во 2. Реактор за п. 1, який відрізняється тим, що він має принаймні дві зони (7, 8) реакції, кожна з відповідним шаром (9, 10) каталізатора, та принаймні один блок (01, 02) теплообмінників і сполучних пристроїв (27, 29, 30), призначених для подачі в блоки (01, 02) теплообмінників відповідних потоків робочих текучих теплоносіїв.
    З. Реактор за п. 1, який відрізняється тим, що принаймні один з великої кількості теплообмінників (25) 65 виконаний у вигляді пластинчастого прямокутного теплообмінника коробчастої форми.
    4. Реактор за п. 3, який відрізняється тим, що теплообмінники (25) розташовані радіально з орієнтованими паралельно осі (А-А) корпусу (2) довгими сторонами (26).
    5. Реактор за п. З, який відрізняється тим, що розміри поперечного перерізу теплообмінників (25) є меншими, ніж розміри отворів, зокрема люків, які виконані у нижній і/або верхній кришках (3, 4) корпусу реактора, діаметр яких є істотно меншим, ніж діаметр корпусу (2).
    6. Реактор за п. 3, який відрізняється тим, що сполучні пристрої (27, 29, 39), які призначені для подачі в блоки (01, 02) теплообмінників відповідних потоків робочих текучих теплоносіїв, містять вхідні та вихідні патрубки (27, 28), які розташовані на коротких сторонах теплообмінників (25).
    7. Реактор за п. 1, який відрізняється тим, що теплообмінники (25) частково занурені у відповідні шари (9, 7/0 10) каталізатора.
    8. Реактор за п. 1, який відрізняється тим, що блоки (01, 02) теплообмінників мають кільцеву конфігурацію та складаються з великої кількості теплообмінників (25), розташованих принаймні в одному концентричному ряду навколо осі корпусу (2) реактора.
    9. Реактор за п. 8, який відрізняється тим, що блоки (01, 02) теплообмінників складаються з розташованих /5 навколо осі корпусу (2) реактора двох концентричних рядів теплообмінників (25).
    10. Реактор за п. 1, який відрізняється тим, що в кожному шарі (9, 10) каталізатора розташовано принаймні два блоки (1, 02) теплообмінників (25), з'єднаних з іншими теплообмінниками послідовно і/або паралельно.
    11. Реактор за п. 2, який відрізняється тим, що він має верхню та нижню зони (7, 8) реакції, у кожній з яких розташований шар каталізатора (9, 10) та велика кількість теплообмінників (25), об'єднаних у два розташованих го на осі корпусу (2) реактора кільцевих блоки (01, 02) і з'єднаних один з одним у верхній зоні реакції паралельно, а в нижній зоні реакції послідовно.
    12. Реактор за п. 11, який відрізняється тим, що шар (9) каталізатора, розташований у верхній зоні (7) реакції, обмежений перфорованим днищем (12), через яке газоподібні реагенти проходять в осьовому напрямку, а шар (10) каталізатора, розташований у нижній зоні (8) реакції, обмежений перфорованими бічними стінками сч дв (13, 14), через які газоподібні реагенти проходять у радіальному напрямку.
    13. Реактор за п. 2, який відрізняється тим, що у корпусі є принаймні два сполучених з відповідним шаром (9, і) 10) каталізатора патрубки (23) для вивантаження каталізатора.
    14. Спосіб проведення каталітичних хімічних реакцій, який полягає у тому, що вихідні реагенти подають принаймні в одну зону реакції хімічного реактора, у якій знаходиться шар каталізатора з великою кількістю с зо занурених у нього теплообмінників, які об'єднані в конструктивно незалежні блоки, і в кожний з цих блоків теплообмінників подають відповідні різні робочі текучі теплоносії, якими контролюють температуру реакції, яка о протікає при псевдоізотермічних умовах. с
    15. Спосіб за п. 14, який відрізняється тим, що різні робочі текучі теплоносії вибирають із групи, яка включає газоподібні реагенти, воду, котлову воду та розплавлені солі. о
    16. Спосіб за п. 14, який відрізняється тим, що вихідні реагенти подають принаймні в одну зону реакції со хімічного реактора, який має принаймні дві зони реакції, у кожній з яких знаходиться шар відповідного каталізатора і принаймні один блок теплообмінників, при цьому в блоки теплообмінників, які розташовані в різних зонах реакції, подають різні робочі текучі теплоносії. « - с ;» (ее) («в) іме) о 50 сю» Ф) іме) 60 б5
UAA200511846A 2003-05-16 2004-04-27 Chemical reactor, method for conducting catalytic chemical reactions UA80203C2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP03011209A EP1477220A1 (en) 2003-05-16 2003-05-16 Chemical reactor
PCT/EP2004/004422 WO2004101135A1 (en) 2003-05-16 2004-04-27 Chemical reactor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
UA80203C2 true UA80203C2 (en) 2007-08-27

Family

ID=33016914

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
UAA200511846A UA80203C2 (en) 2003-05-16 2004-04-27 Chemical reactor, method for conducting catalytic chemical reactions

Country Status (13)

Country Link
US (2) US7807115B2 (uk)
EP (2) EP1477220A1 (uk)
CN (1) CN1791459B (uk)
AR (1) AR044285A1 (uk)
AU (1) AU2004238016B2 (uk)
BR (1) BRPI0410368B1 (uk)
CA (1) CA2525876C (uk)
CL (1) CL2004000986A1 (uk)
MX (1) MXPA05012330A (uk)
MY (1) MY142840A (uk)
RU (1) RU2346734C2 (uk)
UA (1) UA80203C2 (uk)
WO (1) WO2004101135A1 (uk)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1442786A1 (en) * 2003-01-29 2004-08-04 Methanol Casale S.A. Pseudo isothermal radial reactor
DE10361517A1 (de) * 2003-12-23 2005-07-28 Basf Ag Verfahren zur Herstellung von Formaldehyd
MX2007001173A (es) * 2004-01-15 2007-09-25 Methanol Casale Sa Reactor catalitico de lecho fijo.
EP1707259B1 (en) * 2005-04-01 2018-06-06 Casale Sa Process for the heterogeneous synthesis of chemical compounds
EP2292326A1 (en) * 2009-09-02 2011-03-09 Methanol Casale S.A. Vertical isothermal shell-and-tube reactor
US8759600B2 (en) 2010-06-28 2014-06-24 Uop Llc Reduced fluidization of solid particles in radial flow fluid/solid contacting
FR3009862B1 (fr) * 2013-08-26 2015-09-11 Commissariat Energie Atomique Echangeur de chaleur entre deux fluides, utilisation de l'echangeur avec du metal liquide et du gaz, application a un reacteur nucleaire a neutrons rapides refroidi avec du metal liquide
EP3115338A1 (en) * 2015-07-07 2017-01-11 Casale SA A method for revamping an ammonia converter
WO2017165753A1 (en) 2016-03-24 2017-09-28 Tetra, Technologies, Inc. Improving the temperature stability of polyols and sugar alcohols in brines
MX2018011602A (es) 2016-03-24 2019-01-10 Tetra Tech Salmueras monovalentes con alta densidad y baja tct y usus de ellas.
GB2564063B (en) 2016-03-24 2022-04-06 Tetra Tech High density, low TCT divalent brines and uses thereof
WO2018029081A1 (de) * 2016-08-09 2018-02-15 Thyssenkrupp Industrial Solutions Ag Verfahren zur herstellung von ammoniak sowie ammoniaksynthesekonverter
US11021645B2 (en) 2017-10-24 2021-06-01 Tetra Technologies, Inc Stabilization and reduction of TCT of divalent iodide-containing brines
US10851278B2 (en) 2017-10-24 2020-12-01 Tetra Technologies, Inc. Stabilization and reduction of TCT of brines containing monovalent iodides
US11453817B2 (en) 2017-10-24 2022-09-27 Tetra Technologies, Inc. Stabilization of iodide-containing brines and brine mixtures
AR113649A1 (es) 2017-12-20 2020-05-27 Haldor Topsoe As Convertidor de flujo axial enfriado
CN109908843B (zh) * 2019-04-23 2019-12-31 宁波巨化新材料有限公司 丙醛加氢反应器
EP4286043A1 (en) * 2022-05-31 2023-12-06 Walter Tosto S.p.A. Catalytic reactor with heat exchange unit

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3796547A (en) * 1969-11-26 1974-03-12 Texaco Inc Heat exchange apparatus for catalytic system
AT367722B (de) * 1977-01-31 1982-07-26 Robert Dipl Ing Dr Tec Schober Vorrichtung zur durchfuehrung eines verfahrens zur erhoehung des ammoniakaufbaues bei der katalytischen ammoniaksynthese
EP1060788A1 (en) * 1999-06-15 2000-12-20 Methanol Casale S.A. Isothermal catalytic reactor for exothermic or endothermic heterogeneous reactions
JP2001038195A (ja) * 1999-06-28 2001-02-13 Basf Ag 熱交換板を備えた反応器
EP1153653A1 (en) * 2000-05-11 2001-11-14 Methanol Casale S.A. Reactor for exothermic or endothermic heterogeneous reactions
EP1221339A1 (en) * 2001-01-05 2002-07-10 Methanol Casale S.A. Catalytic reactor with heat exchanger for exothermic and endothermic heterogeneous chemical reactions
US20030039601A1 (en) * 2001-08-10 2003-02-27 Halvorson Thomas Gilbert Oxygen ion transport membrane apparatus and process for use in syngas production
EP1306126A1 (en) * 2001-10-19 2003-05-02 Methanol Casale S.A. Heat exchange unit for isothermal chemical reactors

Also Published As

Publication number Publication date
WO2004101135A1 (en) 2004-11-25
US20070274880A1 (en) 2007-11-29
AU2004238016B2 (en) 2009-10-29
RU2346734C2 (ru) 2009-02-20
CA2525876A1 (en) 2004-11-25
US20100129283A1 (en) 2010-05-27
CN1791459A (zh) 2006-06-21
US8071059B2 (en) 2011-12-06
EP1626802A1 (en) 2006-02-22
US7807115B2 (en) 2010-10-05
CN1791459B (zh) 2010-10-06
CA2525876C (en) 2012-01-17
AR044285A1 (es) 2005-09-07
BRPI0410368B1 (pt) 2013-10-01
MXPA05012330A (es) 2006-01-30
BRPI0410368A (pt) 2006-05-30
AU2004238016A1 (en) 2004-11-25
EP1477220A1 (en) 2004-11-17
MY142840A (en) 2011-01-14
RU2005139156A (ru) 2006-06-10
CL2004000986A1 (es) 2005-03-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2361657C2 (ru) Реактор с неподвижным слоем катализатора
RU2265480C2 (ru) Реактор для проведения экзотермических или эндотермических гетерогенных реакций и способ его изготовления
UA80203C2 (en) Chemical reactor, method for conducting catalytic chemical reactions
RU2279307C2 (ru) Псевдоизотермический каталитический реактор и блочный теплообменник для проведения экзотермических и эндотермических химических реакций
RU2435639C2 (ru) Изотермический реактор
RU2298432C2 (ru) Теплообменник для изотермических химических реакторов
US7314603B2 (en) Heterogeneous catalytic reactor with a modular catalytic cartridge
EP1464384B1 (en) Horizontal chemical reactor, in particular for methanol synthesis
RU2217230C2 (ru) Способ модификации гетерогенного экзотермического реактора синтеза, реактор синтеза и способ осуществления гетерогенных экзотермических реакций синтеза
RU2377062C2 (ru) Реактор для гетерогенного синтеза химических соединений
RU2310641C2 (ru) Способ и установка для гетерогенного синтеза метанола или аммиака
AU712231B2 (en) Process and reactor for heterogeneous exothermic synthesis of formaldehyde
RU2340391C2 (ru) Псевдоизотермический радиальный реактор
RU2371243C1 (ru) Каталитический реактор
WO1995024961A1 (en) Horizontal reactor for heterogeneous exothermic synthesis, in particular for methanol synthesis
CN217410715U (zh) 一种列管式加氢反应器
SU1058487A3 (ru) Реактор дл проведени гетерогенного катализа реакций газообразных реагентов под давлением
CN114272872A (zh) 筒式反应器