Каталитический реактор

(19) 01) 1 1 8/О ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И 01 НРЫТИЙ ОПИСА(56) 1, Патент ФРГ Кф 2742752,кл, В 01 1 8/02, 1978.2. Патент Англии У 1204634,В 1 Р, 1970.(54)(57) 1. КАТАЛИТИЧЕСКИЙ РЕАКТОР,содержащий корпус, по высоте которого установлены слои катализатора,верхний - с аксиальным распределением газа, а нижний - заключенный .между двумя перфорированными коаксиальными цилиндрами) с радиальнымраспределением газа, промежуточныйи предварительный теплообменники, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что с целью сокращения капзатрат путем более ых АВТОРСКОМУ СВ полного использования объема катализатора и облегчения его загрузки и выгрузки, реактор снабжен дополнительной камерой, которой размещена головка распределительной камеры с выходным патрубком промежуточного теплообменника, при этом дополнительная камера выполнена в виде двух, соединенных между собой большими основаниями усеченных перфорированн конусов.2. Реактор по и. 1, о т л ич а ющ и й с я тем, что промежуточный теплообменник снабжен цилиндрической перегородкой с закрепленным в верхней части усеченным конусом, размещенным в дополнительной камере.3. Реактор по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что перфорированные коаксиальные цилиндры выполнены по высоте разъемными и установлены внахлестку.1114458 1Изобретение относится к аппаратуре, предназначенной для проведенияпроцессов в газовой среде на катализаторах или контактных массах и может быть использовано в химической,газовой, нефтехимической и другихотраслях промышленности.Известен каталитический реактор,содержащий корпус, внутри которогоразмещен слой катализатора с ради Оальным распределением газа, заключенный между двумя перфорированнымикоаксиальными цилиндрами с набженныйкрышкой, выполненной в виде усеченного конуса 113,15 Однако использование всего объемакатализатора в известном реакторедостигается за счет снижения надежности работы, так как труднопредсказуемая20величина усадки катализатора приработе может оказаться сопоставимойс объемом катализатора, заключенномв крышке, В этом случае возникаетнеравномерность в распределении25газа по объему катализатора и, придальнейшей усадке, байпасирование части газа мимо катализатора, что приведет к нарушению работы реактора. Дляисключения указанного явления необходима загрузка дополнительного объе-З 0ма катализатора, что приведет к неполному использованию его объема и увеличивает капзатраты. Кроме того, затрудняется использование мелкозернистых катализаторов при малом гидравли ческом сопротивлении реактора, таккак мелкозернистые катализаторы имеюттенденцию к повышению величины усадкив процессе работы по сравнению скрупнозернистыми, что также приводит к увеличению капзатрат,Наличие одного слоя катализаторазатрудняет или исключает использование известного реактора для целогоряда сложных каталических процессов 45протекающих в несколько стадий напри-.мер, экзотермический процесс синтеза аммиака) и требующих созданиямногослойных каталитических реакторов, в том числе с применением проме.50жуточного теплообмена, кроме того,требующих создания защитных слоевконтактной массы (конверсия СО спредварительным поглощением каталитических ядов) и протекающих эффективно при использовании различныхтипов и размеров частиц катализаторов и контактной массы. 2Все это приводит к снижению эффективности работы реакторов и к увеличению капзатрат.Наиболее близким к изобретению является каталитический реактор, содержащий корпус, по высоте которого установлены слои катализатора, верхний - с аксиальным распределением газа, а нижний заключенный между двумя перфорированными коаксиальными цилиндрами - с радиальным распределением газа, промежуточный и предварительный теплообменники. Слои катализатора не сообщаются между собойГ 21.В связи с неизбежностью усадки катализатора в процессе его работы, достигающей величины 107., в верхней части слоя катализатора с радиальным распределением газа образуется пространство, незаполненное катализатором, что приводит к байпасированию газа мимо слоя катализатора и нарушению режима работы реактора. Для исключения этого явления и повышения надежности работы в известном реакторе, в верхней части радиального слоя размещают дополнительный (не работающий) объем катализатора, который служит для пополнения работающего слоя по мере его усадки. Тем самым в известном реакторе для обеспечения надежности необходимо дополнительно загружать не менее 103 неработающего катализатора, что приводит к увеличению капзатрат.1 Размещение катализатора в отдельных не сообщающихся слоях по высоте затрудняет работы по загрузке и выгрузке катализатора, требует применения специальных устройств, механизмов и приспособлений для проведения этих работ и приводит к увеличению трудоемкости и сроков проведения монтажных и ремонтных работ.Размещение в реакторе нескольких слоев катализаторов, работающих при повышенных температурах и давлени- ях, вызывает необходимость создания специальных устройств для обеспечения компенсации температурных удлинений внутренних конструкций. В известных реакторах такими устройствами являются волнистые компенсаторы, гибкие элементы, различные устройства с сальниковыми уплотнениями. Все это усложняет конструкцию и приво111443дит к снижению надежности работы реакторов.Целью изобретения является сокращение капэатрат путем более полного использования объема катализатора и облегчения загрузки и выгрузки катализатора.Поставленная цель достигается тем, что каталитический реактор,содержащий корпус, по высоте которого 10 установлены слои катализатора, верхний - с аксиальным распрецелением газа, а нижний, заключенный между двумяперфорированными коаксиальными цилиндрами - с радиальным распреде-15 пением газа, промежуточный и предварительный теплообменники, снабжен дополнительной камерой, в которой размещена головка распределительной камеры с выходным патрубком 20 промежуточного теплообменника, при этом дополнительная камера выполнена в виде двух, соединенных между собой большими основаниями усеченных перфорированных конусов. 25Кроме того, промежуточный теплообменник снабжен цилиндрической перегородкой с закрепленным в верхней части усеченным конусом, размещенным в дополнительной камере, а перфори- З 0 рованные коаксиальные цилиндры выполнены по высоте разъемными и установлены внахлестку.На чертеже изображен реактор, вертикальный разрез.35Реактор содержит корпус 1, по высоте которого установлены слои катализатора, верхний 2 - с аксиальным распределением газа, а нижний 3с радиальным распределением газа, 40 заключенный между двумя перфорированными коаксиальными цилиндрами, внутренним 4 и наружным 5, промежуточный 6 и предварительный 7 теплообменники. Реактор снабжен дополнительной камерой 8, выполненной в виде двух, соединенных между собой большими основаниями усеченных перфорированных конусов 9, внутри которой размещена головка распределительной 50 камеры с выходным патрубком 10промежуточного теплообменника 6.Промежуточный теплообменник 6 .снабжен цилиндрической перегородкой 11 с закрепленным в верхней части усе ченным конусом 12, размещенным внутри дополнительной камеры 8. Реактор имеет патрубок 13 входа основного 58 4потока газов, патрубок 14 для ввода второго потока газов, патрубок 15 для вывода газов, кольцевой зазор 16, кольцевой зазор 17, образуемый цилиндрической перегородкой и внутренним перфорированным цилиндром, проход кольцевого сечения 18 для сообщения слоев катализатора, люки 19-21 для загрузки катализатора и патрубок 22 для выгрузки катализатора.Коаксиальные перфорированные цилиндры снабжены разъемом 23, концы которого выполнены внахлестку.Реактор работает следующим образом.Реагирующие газы поступают в корпус 1 двумя потоками через патрубки 14 и 13. До поступления в зону катализа первый поток проходит зазор 16 и предварительный теплообменник 7, а второй поток - промежуточный теплообменник и выходной патрубок 1 О, после чего эти потоки смешиваются и поступают в аксиальном направлении сверху вниз на верхний слой катализатора 2, размещенный на верхнем перфорированном усеченном конусе 9 дополнительной камеры 8. Далее нагретые за счет теплового эффекта процесса газы через полость дополнительной камеры 8 поступают в промежуточный теплообменник 6, где они охлаждаются холодным потоком входящих реагирующих газов, и через зазор 17, образуемый цилиндрической перегородкой 11 с усеченным конусом 12 и перфорированными цилиндром 4 и нижним усеченным конусом 9 дополнительной камеры 8, поступает в радиальном направлении от центра к периферии на нижний слой катализатора 3, размещенный между наружным 5 и внутренним 4 периферированными коаксиальными цилиндрами.Выполнение дополнительной камеры 8 в виде двух соединенных между собой большими основаниями усеченных нерфорированных конусов 9, установленных с зазором к перфорированному наружному цилиндру 5, образует проход кольцевого сечения 18 для сообщения слоев катализатора, посредством которого обеспечивается самопроизвольное пополнение нижнего радиального слоя катализатора, при его усадке за счет объема катализатора, размещенного в верхнем аксиальном слое.114458 дц Заказ бб 76/5 Тираж 532 Подписно ят , г.Уатород, уя.Проектная,Прореагировавшие газы, нагретые за счет теплового эффекта процесса, поступают в предварительный теплообменник 7, где охлаждаются холодным потоком входящих реагирующих газов и 5 через патрубок 15 выводятся из реактора.Загрузка обоих слоев катализатора осуществляется через люки 19-21,а выгрузка - через патрубок 23. Компенсация температурных напряженийосуществляется за счет разъема перфорированных коаксиальных цилиндров,концы которых размещены внахлестку. Применение предлагаемого изобретения позволяет снизить капзатраты путем более полного использования объема катализатора и облегчить загрузку и выгрузку катализатора.1