Реакционный элемент гетерогеннокаталитического реактора

(57) Изобретение относится к устройствам для осуществления гетерогенно-каталитических реакций, в частности реакции каталитической паровой конверсии природного газа, может быть использовано в,гетерогенно-каталитических процессах со значительным тепловым эффектом в реакторах с неподвижным слоем катализатора и позволяет интенсифицировать тепломассообмен от стенки реакционной трубы, Для этого металлическая сетчатая трубка реакционного элемента набрана из ряда последовательных слоев сетки с увеличивающимся от внутреннего слоя к наружному шагом ячеек так, что шаг ячеек наружного слоя сетки составляет 2 - 6 шага ячеек каждого последующего внутреннего слоя. 3 ил. кого ма- ственное Ф.Ш ктирова.: Химия,7-16655, к л. В 01(54) РЕ ГЕННО я катализатора, полученный в регаз выводится из реактора.остатками такого типа насадки явравнительно низкая порозность не- ного слоя (за исключением ной зоны), высокое гидравлическое вление, неравномерность поля скоо сечению реактора, низкий коэфт теплопроводности материала и, следовательно, низкая эффективлопроводность слоя, затрудняю- процесс переноса тепла, мерность поля температур по сечектора, низкая общая селективность а и низкая удельная производительНаиболее блитехнической сущ фекту является р рогеннокатали неподвижным сл кимсткц ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Московский институт химичшиностроения и Научно-произвообъединение "Техэнергохимпро(56) Дидушинский Я, Основы прония каталитических реакторов. -1972, с.376,Заявка Японии М 553/36, 1982,ЦИОННЫЙ ЭЛЕМЕНТ ГЕТЕРАЛИТИЧЕСКОГО РЕАКТОРА Изобретение относится к устройствам для осуществления гетерогеннокаталитических реакций, в частности реакции катали- . тической паровой конверсии природного газа, и может быть использовано в гетерогеннокаталитических процессах со значительным тепловым эффектом в реакторах с неподвижным слоем катализатора.Известен реакционный элемент, выпол- . ненный в виде колец Рашига с наружным диаметром 15 мм, внутренним диаметром 7 мм, высотой 15 мм, изготовленный из глинозема с никельсодержащими компонентами и промотирующими добавками, Применяется в виде неподвижного слоя насадки, засыпанной в реакционные трубы, е внешним подводом тепла через стенку. Известны также реакционные элементы в виде цилиндров, шаров, седел и др.Подаваемая в трубы газовая смесь вступает в реакцию на поверхности неподвижНОГО СЛОзультатеНедляются сподвпристенсоп ротиростей ифициеннасадкиная тепщаянеравнонию реапроцессность. к предлагаемому пои и достигаемому эфионный элемент гетеческого реактора с м катализатора, выпол10 15 20 25 нул катализатора и др. 30 35 40 45 50 55 ненный в виде металлической сетчатой трубки, установленной на оправку соосно с реакционной трубой.На торцах металлической сетчатой трубки зафиксированы внешние кольца, между которыми наматывают тканевый катализатор.Однако известный реакционный элемент характеризуется недостаточным тепломассопереносом от реакционной трубы, обусловленным тем, что в случае намотки катализатора в несколько слоев слои носителя каталитически активного компонента (сетки, ткани и т.д,) представляют собой дополнительное диффузионное и термическое сопротивление, которое ведет к недогрузке катализатора и снижению выхода целевого продукта.Целью изобретения является интенсификация тепломассообмена от стенки реакционной трубы.В реакционном элементе, выполненном в виде металлической сетчатой трубки, установленной на оправку соосно с реакционной трубой, металлическая сетчатая трубка набрана из ряда последовательных слоев сетки с каталитически активным слоем иувеличиваЮщимся от внутреннего слоя к наружному шагом ячеек таким образом, что шаг ячеек наружного слоя сетки составляет 2 - 6 шага ячеек каждого последующего внутреннегослоя.Сопоставительный анализ с известным элементом позволяет сделать вывод, что предлагаемый реакционный элемент гетерогеннокаталитического реактора отличается от известного тем, что металлическая сетчатая трубка набрана из ряда последовательных слоев сетки с каталитически активным покрытием и увеличивающимся от внутреннего слоя к наружному шагом ячеек таким образом, что шаг ячеек наружного слоя сетки составляет 2 - 6 шага ячеек каждого последующего внутреннего слоя.Экспериментально доказано, что выбор шага ячеек наружного слоя, составляющего менее 2 шагов ячеек каждого последующего внутреннего слоя, приводит к уменьшению конвективного омывания всех последующих внутренних слоев, снижению доступности каталитической поверхности всех последующих слоев, уменьшению доли лучистой составляющей теплового потока от стенки реакционной трубы к расположенным в глубине слоям сетки с каталитически активным покрытием из-за перекрывания внутренней сетки наружной. Увеличение шага ячеек наружного слоя сетки (более 6) по отношению к шагу ячеек каждого последующего внутреннего слоя приводит к уменьшению доли каталитически активной поверхности на каждом последующем слое сетки и снижению эффективности осаждения каталитически активного компонента на сетке с большим размером ячеек. Кроме того, возможно повышение гидравлического сопротивления на более шероховатой поверхности ячейки.На фиг.1 изображена реакционная труба с реакционным элементом, продольный разрез; на фиг.2 - реакционный элемент; на фиг.3- слои сеток реакционного элемента. Реакционный элемент выполнен в виде металлической сетчатой трубки 1, установленной в реакционной трубе 2. Металлическая сетчатая трубка 1 набрана из ряда последовательных, навитых на оправку 3 слоев 4 и 5 сетки, причем шаг ячеек от внутреннего слоя 4 к наружному слою 5 увеличивается таким образом, что отношение шага ячеек наружного слоя сетки к шагу ячеек каждого последующего внутреннего слоя составляет 2 - 6, Оправка может выполнять роль реакционного элемента с каталитически активным покрытием либо может быть выполнена в виде каталитически активной трубки, например, набранной из колец, гра, Гетерогеннокаталитический реактор с реакционным элементом работает следующим образом.Исходная парогазовая смесь поступает в реакционную трубу 2 и вступает в реакцию конверсии на неподвижном каталитически активном слое, нанесенном на сетки реакционного элемента 1 Реакционные элементы 1 загружают в реакционную трубу 2 в количестве, необходимом для требуемой степени завершения реакции конверсии,Реакцию паровой конверсии природного газа осуществляют путем подвода тепловой энергии через стенку реакционной трубы 2. За счет того, что реакционный элемент выполнен из набора сеток с высокой теплопроводностью, температурные градиенты по слою катализатора минимальные, несмотря на высокую эндотермичность реакции. Обеспечение требуемого шага сеток, из которых изготовлен реакционный элемент, позволяет достичь хорошей достичь хорошей доступности каталитической поверхности конвективной и лучистой составляющих теплового потока, а также потоку реагентов, при этом степень облученности каждого последующего слоя сетки реакционного элемента достаточно высока и составляет 55 -60 от свободной поверхности. Это ведет к тому, что температура внутренних слоев сеток реакционного элемента практически не отличается от температуры наружного слояаказ 289 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 ательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 10 оизводствен и эффективность работы внутренних слоевкатализатора сопоставима с эффективностью работы внешних слоев, при этом зна-чительно повышается общая удельнаяпроизводительность единицы каталитической поверхности,Использование изобретения позволяетинтенсифицировать тепломассообмен, отстенки реакционной трубы за счет многослойного выполнения реакционного элемента. 10Формула изобретенияРеакционный элемент гетерогеннока-,талитического реактора с неподвижным слоем катализатора, выполненный в виде металлической сетчатой трубки, установ- ленной на оправку соосно реакционной трубе, отличающийсятем,что,сцелью интенсификации тепломассообмена от стенки реакционной трубы, металлическая сетчатая трубка набрана из ряда последовательных слоев с каталитически активным слоем и увеличивающимся от внутреннего слоя к наружному шагом ячеек, причем шаг ячеек наружного слоя сетки составляет 2 - 6 шага ячеек каждого последующего внутреннего слоя.