Полезная модель рф 40012

Авторы патента:


 

Предлагаемое устройство относится к контактным аппаратам, используемых для получения формальдегидсодержащего газа путем окислительного дегидрирования метанола. Реактор представляет аппарат со встроенным трубным пучком с внутренним диаметром трубок 16-25 мм и длиной 900-1500 мм, заполненных железомолибденовым катализатором и керамической насадкой, разделенный на 3-5 зон с 6-12 секторами в каждо0, причем радиально по периферии трубного пучка с равномерным смещением точек ввода по зонам подается теплоноситель для съема тела, а его вывод осуществляется через центральную перфорированную трубу. Применение предлагаемой полезной модели позволяет существенно улучшить технические и экономические показатели производства формальдегидсодержащего газа.

Предлагаемое устройство относится к контактным аппаратам, применяемым для получения формальдегидсодержащего газа путем окисления метанола в присутствии металлоксидных катализаторов.

Известен реактор трубчатого типа [В.Н.Махлай, С.В.Афанасьев. Введение в химию карбамидоформальдегидного концентрата, г. Тольятти. ТГУ-2000. 114 с.], работающий по принципу теплообменника (Фиг.1). При этом в трубки диаметром 15-25 мм и длиной 800-1400 мм с загруженным железомолибденовым катализатором поступает спирто-воздушная смесь, а в межтрубное пространство подается теплоноситель, охлаждающий катализатор и продукты реакции. Процесс в реакторах подобного типа выполняется с внутренним теплоотводом в условиях, близких к изотермическим.

В связи с тем, что максимум температуры приходится на среднюю часть контактного аппарата и здесь же расположена область максимальной параметрической чувствительности, ввод теплоносителя производится в середину межтрубного пространства, а вывод осуществляется снизу и сверху.

Недостатком данной конструкции является высокое содержание метанола в получаемом формальдегидсодержащем газе, для снижения которого необходимо использовать встроенную в реактор адиабатическую

приставку, заполненную слоем катализатора, что существенно увеличивает затраты на организацию производства.

Прототипом предлагаемой полезной модели может рассматриваться четырехсекционный реактор, представленный на фиг.2 [Г.Сиоли, Д.Бианчи, Е.Филипчи, Ф.Зарди. Химическая промышленность. 1997. №5. С.363-377]. Спирто-воздушная смесь, проходящая через слой гранулированного катализатора в секционных корзинах, окисляется в формальдегидсодержащий газ, который отдает тепло воде, поступающей в трубный пучок в центральной части реактора. Автономный съем тепла в каждой секции трубчатого теплообменника позитивно влияет на снижение максимальной температуры в зоне реакции. Вместе с тем, при концентрации метанола на входе в реактор 6,0-6,5% об. и загрузке в контактный аппарат катализатора с размером зерен 3-3.5 мм, стабилизация входных параметров по газу сильно затруднена. К тому же пониженные концентрации метанола в спирто-воздушной смеси на входе в аппарат существенно повышают его пожароопасность.

Задачей полезной модели является совершенствование ее конструкции с одновременным повышением эффективности в процессе эксплуатации.

Поставленная задача достигается тем, что реактор окислительного дегидрирования метанола в формальдегид содержит встроенный трубный пучок с внутренним диаметром трубок 16-25 мм и длиной

900-1500 мм, заполненных железо-молибденовым катализатором и керамической насадкой в соотношении 3,5-5:1 по объему, разделенный на 3-5 зон с 6-12 секторами в каждой, в которые радиально по периферии трубного пучка с равномерным смещением точек ввода по зонам подается теплоноситель для съема тепла, а его вывод из реактора осуществляется через центральную перфорированную трубу при отношении диаметра реактора к площади теплообмена трубного пучка равном 1:350-450 м/м2.

На фиг.3-5 показан общий вид предлагаемой полезной модели. Реактор окислительного дегидрирования метанола в формальдегид представляет стальной теплоизолированный аппарат диаметром 4000 мм, в котором в трубных досках установлены 10800 трубок длиной 1100 мм с диаметром 25х2 мм, имеющих суммарную площадь теплообмена 803 м 2 (Фиг.3). Трубная доска разделена на 12 секторов, в каждом из которых находится по 900 шт. отверстий (Фиг.4). Реакторные трубки на 75% длины заполнены гранулами железо-молибденового катализатора марки КН-26С в виде полых цилиндров, содержащего 80% мас. МоО3 и 20% мас. Fe 2O3, а верхняя часть - инертной керамической насадкой. В каждом секторе имеется 16 незаполненных трубок, в которых восемь предназначены для установки термопар. Реактор снабжен восемью штуцерами (симметрично по два в каждую из 4 зон) для ввода теплоносителя и двенадцатью - для вывода из аппарата. Для

защиты реактора от разрушения при взрыве газовой смеси на верхней крышке установлены четыре предохранительных мембраны с давлением срабатывания 0,41-0,51 МПа (Фиг.5).

Теплоноситель (диатермическое масло АМТ-300 У) подается в межтрубное пространство четырех зон реактора радиально по периферии трубного пучка, расположенных одна над другой. Поступление в них масла осуществляется насосами и регулируется клапанами. Установленная по периметру реактора сетка обечайка с отверстиями 4,3 мм обеспечивает равномерную подачу масла в каждый сектор.

Конструкция реактора предусматривает установку термопар, контролирующих температуру теплоносителя и катализатора во всем объеме аппарата.

Заявляемая полезная модель работает следующим образом.

В верхнию часть контактного аппарата подается подогретая до 190-210°С спирто-воздушная смесь, содержащая 6-8% об. метанола и 8-11% об. кислорода. При температуре 220-240°С (условие зажигания катализатора) в верхней зоне трубного пучка начинается процесс образования формальдегида, сопровождающийся большим выделением тепла. По мере перемещения спирто-воздушной смеси к середине трубок происходит рост температуры с одновременным повышением конверсии метанола. Съем тепла осуществляется подачей масла АМТ-

30У во все четыре зоны реактора. Проходя через межтрубное пространство к центру аппарата теплоноситель забирает тепло реакции от трубок и поступает в котел-утилизатор, где тепло расходуется на производство пара. Состав газовой смеси на выходе из реактора определяется профилем температуры по высоте аппарата, который в свою очередь зависит от содержания метанола и кислорода в спирто-воздушной смеси, нагрузки на аппарат, активности железо-молибденового катализатора, температуры и объема теплоносителя, поступающего в межтрубное пространство.

Состав газовой смеси на входе в реактор и на выходе из него иллюстрируется следующими данными.

Наименование вещества Состав, % мас.
вход в реакторвыход из реактора
азот78.7978.82
кислород8,324,37
вода2,216,36
метанол8,28 0,11
формальдегид 0,318,06
окись углерода0,60 0,75
двуокись углерода 0,150,17
аргон1,351,35

Сравнительный анализ прототипа и предлагаемой полезной модели представлен в таблице.

Из нее видно, что заявляемая полезная модель имеет ряд существенных преимуществ по сравнению с известной, в частности, обеспечивает меньшее остаточное содержание метанола в формальдегидсодержащем газе, пониженную норму расхода метанола на тонну карбамидоформальдегидного концентрата КФК-80 и повышенный выход формальдегида.

Ее реализация позволит существенно улучшить технические и экономические показатели производства формальдегидсодержащего газа и карбамидоформальдегидного концентрата на его основе.

Таблица.Сравнительный анализ заявляемой полезной модели и прототипа.
ХарактеристикаПрототип Полезная модель
Норма расхода катализатора на тоннукарбамидоформальдегидного концентрата, кг0.070,07
Общая конверсия метанола, % 99,699,7
Выход формальдегида, %92,3-93,2 94,0-94,5
Норма расхода метанола на тонну карбамидоформальдегидного концентрата, кг 652-659644-647
Остаточное содержание мета- в газовой смеси на выходе из реактора, % об.0,4-0.6менее 0,2

Реактор со встроенным трубным пучком с внутренним диаметром трубок 16-25 мм и длиной 900-1500 мм, заполненных железо-молибденовым катализатором и керамической насадкой в соотношении 3-5:1 по объему, разделенный на 3-5 зон с 6-12 секторами в каждой, отличающийся тем, что радиально по периферии трубного пучка с равномерным смещением по зонам установлены штуцеры ввода теплоносителя, а центральная часть представлена в виде перфорированной трубы, при отношении диаметра реактора к площади теплообмена трубного пучка, равном 1:350-450 (м/м2).



 

Похожие патенты:
Наверх