Каталитический реактор

 

Изобретение относится к конструкции каталитического реактора. Цель (изобретения - уменьшение массы реактора и обеспечение равномерного распределения потоков. Реактор выполнен в виде прямоугольной колонны, которая состоит из моноблоков в форме косоугольных параллелепипедов. Моноблоки соединены последовательно таким образом , чтобы секции с катализатором образовали единый сквозной ход. Равномерное распределение потока реагентов на входе в каналы с катализатором достигается применением конусообразного коллектора, а равномерное распределение потока хладагента по секциям с гофрами обеспечивается участками общего коллектора клиновидной формы, образованными стенками моноблоков и корпусом реактора. В центре колонны через все моноблоки установлен электрический нагреватель для многократного запуска реактора. Новым в реакторе являются косоугольные моноблоки и их компановка в реакторе. 5 ил. с tS (Л

СОЮЭ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (50 4 В 01 .1 8/04

ВСЕС НД"-!:ЛЯ

)3 ". 13, TE

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

НБЛИО-".::,4

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

RO ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21),4196922/31-26 (22) 29.12.86 (46) 07.07,88. Бюл. В 25 (71) Московский авиационный институт им. Серго Орджоникидзе. (72) Э.А. Курмазенко, М.В. Литвинова, Д.А. Носов и С.А. Носов (53) 66.023(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

И 993985, кл. В 01 J 8/04, 1983.

Патент Франции 11 7818993, кл. В Ol Т 8/00, 1978. (54) КАТАЦИТИЧЕСКИИ РЕАКТОР (57) Изобретение относится к конструкции каталитического реактора. Цель визобретения — уменьшение массы реактора и обеспечение равномерного распределения потоков. Реактор выполнен в виде прямоугольной колонны, которая состоит из моноблоков в форме косоугольных параллелепипедов. Моноблоки соединены последовательно таким образом, чтобы секции с катализатором образовали единый сквозной ход. Равномерное распределение потока реагентов на входе в каналы с катализатором достигается применением конусообразного коллектора, а равномерное распределение потока хладагента по секциям с гофрами обеспечивается участками общего коллектора клиновидной формы, образованными стенками моноблоков и корпусом реактора. В центре колонны через все моноблоки установлен электрический нагреватель для многократного запуска реактора. Новым в реакторе являются косоугольные моноблоки и их компановка в реакторе.

5 ил.

1407533

Изобретение относится к конструкции каталитического реактора для газообразных и жидких химических активных компонентов на неподвижном слое

5 катализатора и может найти применение при осуществлении экзо- и эндотермических реакций со значительными тепловыми эффектами.

Целью изобретения является умень- 10 шение массы реактора и обеспечение равномерного распределения потоков по секциям хладагента и катализатора.

На фиг. 1 схематично изображен каталитический реактор, разрез; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1; на фиг, 3 — разрез Б-Б на фиг. 2; на фиг. 4 и 5 — изотермические изображения ионоблоков с вертикальными и горизонтальными секциями. 20

Каталитический реактор конструктивно состоит из нескольких. компактных моноблоков 1 в виде косоугольных

1 параллелепипедов. Моноблоки соединены последовательно так, чтобы секции, 25 заполненные катализатором, образуют сквозной канал 2, по которому поток реагентов идет вдоль продольной оси реактора. Равномерное распределение потока реагентов на входе в секции 30 с катализатором достигается применением конусообразного коллектора 3, который крепится к первому и последнему моноблокам. Равномерное распределение потока хладагента по секциям моноблоков обеспечивается участками 4 коллекторов клиновидной формы, которые образованы боковыми стенками моноблоков и корпуса 5 реактора. Угол ктмновидности.,близкий к.оптимальному, 40 определяется по формуле, учитывающей все геометрические и режимные факторы осуществления процесса г (р. . р. )

2Nhb где У;„,, F< — элементарные (i+1)-е, i-e участки площади поперечного сечения коллектора между секциями, определяемые последовательно по формуле (1+1) 1 4.2 Г S ().

Проектные значения плошади поперечного сечения одной секции h b определяют из условия достижения предельно допустимой скорости потока

V,„„ реагентов (или хладагента)

Ь. Ь = G,/Л 7„.„, Э угол клиновидности коллектора; количество однотипных секций в моноблоке; высота секции; ширина секции; коэффициент трения; высота коллектора моноблоKB

9 боковая поверхность; элементарный участок по координате; общий расход, плотность потока; линейная скорость потока в секции. где d

Ь

У

Б(х)Йх

G а

Р макс

Каждый моноблок 1 состоит из секций 6 с катализатором и секций 7 с. внутренними гофрами для хладагента, которые разделены между собой стенками 8 (фиг. 4 и 5). Боковые грани моноблока расположены под углом

90 -а! и образуют косоугольный параллелепипед, На секциях, заполненных насыпным катализатором, установлены сетки 9. В центре колонны по всей длине расположен электрический нагреватель 10 для многократного запуска реак.тора.

Каталитический реактор работает следующим образом.

Поток исходных реагентов поступает .на вход реактора, где с помощью коллектора 3 равномерно распределяе гся по секциям 6 с катализатором первого моноблока. Проходя через сетку 9, поток реагентов поступает на катализа1 тор. На поверхности катализатора происходит химическая реакция, в результате которой выделяется (поглощается) значительное количество энергии и образуются продукты реакции, которые отводят из реактора через коллектор 3.

Выделяющуюся энергию отводят с помощью. хладагента, который подают на вход общего коллектора, Далее поток хладагента, двигаясь по коллектору, изме1 а няет направление движения на 90 и поступает в секции 7 с оребрением первого моноблока по ходу потока.

Здесь происходит теплообмен между потоками реагентов и хладагента через стенку 8 и слой катализатора. За счет этого первый частично охлаждается, а второй — нагревается и выходит иэ моноблока. Далее поток хладагента

i407533 о вновь изменяет направление на 90 перемешивается и поступает в коллекI тор второго моноблока. Двигаясь зигзагообразно, поток хладагента проходит через соответствующие группы секций 7 и выходит из реактора. В центральной части всей колонны работает нагреватель 10, который быстро и многократно осуществляет запуск реактора путем ее разогрева до температуры начала реакции.

В многосекционных каталитических реакторах за счет обеспечения равномерной раздачи реагентов возможно со- 5 здание почти изотермических условий для катализатора, что обеспечивает наибольшую удельную производительность и общую степень превращения по выходу целевого продукта. Изотерми.20 ческие условия в слое с неподвижным катализатором предохраняют от локальных перегревов, спекания и преждевременного выхода из строя. Суммарная масса предложенной конструкции реак- 25 тора уменьшена за счет совершенствования компоновки, конструкции моноблоков и отсутствия навесных общих коллекторов с разделяющими перегородками. 30

Применение компактных каталитических реакторов позволяет интенсифицировать процессы тепломассообмена в реакторе и уменьшить его удельную массу. Реакторы, составленные из моно- 35 блоков, можно унифицировать по мощности и объединять с другими унифицированными агрегатами системы, используя блочно-модульный принцип построения системы и аппаратон.

Формула изобретения угол клиновидности коллектора;

Р 9< 9

F элементарные (i+i)-e, i-e участки площади поперечного ""å÷åíèÿ коллектора; количество однотипных секций в моноблоке; высота секции; ширина секции.

Каталитический реактор, содержащий вертикальный прямоугольный корпус, моноблоки с секциями для катализатора и хладагента, расположенные друг над другом по высоте корпуса, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью уменьшения массы реактора и обеспечения равномерного распределения потоков по секциям хладагента и катализатора, моноблоки имеют форму косоугольных параллелепипедов, образующих единый сквозной канал, при зтом боковые поверхности моноблоков вместе с корпусом реактора образуют участки общего коллектора клиновидной формы с углом раскрытия клина согласно формуле

Х:(;., — F;)

tgl ——

2Nhb

140/533

Составитель А. Телесницкий

Техред М.Ходанич

Редактор И. Николайчук

Корректор С. Черни

Заказ 3239/7

Тираж 519

ВПИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035; Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4