Кожухотрубный реактор

Изобретение относится к реакторам для проведения неизотермических каталитических реакций и может найти применение в химической и нефтехимической промышленности. 5Известен реактор для проведения экэотермических каталитических процессов, представляющий собой двухсекционную вертикальную колонну. В первой секции, где катализатор распо ложен в трубах трубного пучка, проводится их охлаждение путем подачи хладагента в межтрубное пространство, фВо второй адиабатической зоне охлаждения не производится 1 3. 15Недостатком известного реактора является отсутствие теплоотвода во второй зоне, что приводит к перегреву или переохлаждению в ней реакционной массы и ухудшению качества про дуктов реакции.Наиболее близким к предлагаемому по технической сути и достигаемому эффекту является реактор с трубным .пучком для проведения каталитических неизотермических реакций в газовой фазе, который состоит из корпуса и трубного пучка, закрепленного в трубных решетках, Реакционная масса движется по трубам, заполненным ка- З 0 тализатором, Теплоноситель движется в межтрубном пространстве, Для равномерного распределения теплоносителя по всему поперечному сечению межтрубкого пространства в нем установлены .35 распределительные устройства, представпяющие собой пластины с проходным сечением, изменяющимся в радиальномнаправлении 2Однако известным реактором невоз можно осуществлять регулирование теплоотдачи от реакционной массы к стенкам труб, кто приводит к ухудшению качества продуктов реакции за счет большого изменения температуры 45 по длине реактора.Цель изобретения - повышение производительности по целевому продукту . реакции за счет выравнивания профиля температур по длине реактора. 50Поставленная цель достигается тем, что в кожухотрубном реакторе, содержащем корпус, трубные решетки, пучки труб, внутри которых размещен катализатор, распределительные уст ройства, технологические патрубки, каждое распределительное устройство выполнено в виде трубки с щелевыми прорезями в верхней части и установлено внутри каждой трубы у нижнегоее торца,Кроме того, распределительныетрубки снабжены подвижными регулируемыми крышками, расположенными надщелевымипрорезями.На фиг1 показан реактор, общийвид (в каждой трубе трубного пучкаустановлено на входе распределительное устройство); на фиг,2 - трубкараспределительного устройства, имеющая в верхней части щелевые прорезии подвижную крышку для регулированиявысоты щелевых прорезей с помощьюреэьбового соединения; на фиг3 - таже трубка распределительного устройства с подвижной крьппкой в виде клапана, автоматически регулирующеговысоту щелевых прорезей в зависимости от расхода реакционной массы,Кожухотрубный реактор состоит изкорпуса 1 с патрубками входа 2 и выхода 3 теплоносителя в межтрубномпространстве, патрубков входа 4 ивЫхода 5 реакционной массы, трубныхрешеток 6, в которых закреплены трубы 7 трубного пучка. Внутри каждойтрубы 7 осесимметрично на входе установлено распределительное устройство 8. Трубы 2 заполнены катализатором 9.Распределительное устройство 8представляет собой трубку 10, установленную на входе в каждую трубу 7трубного пучка. В верхней части трубок 10 выполнены щелевые прорези 11и установлена на винте 12 подвижнаякрышка 13, положение которой относительно прорезей регулируется гайкой .14.Подвижная крышка может быть выполнена в виде клапана 15, автоматическирегулирующего высоту щелевых прорезей в зависимости от расхода реакционной массы. Для предотвращения попадания катализатора на клапан 15 иограничения его осевой подвижностинад ним неподвижно установлен зонт 16.Реактор работает следующим образомПоток реагирующих веществ по патрубку 4 поступает на вход в трубы 7трубного пучка. Часть реагирующихвеществ сразу попадает на катализатор9 между трубой 7 и распределительнымустройством 8. Другая часть движетсявнутри трубки 10 распределительного3 11342 устройства 8 и, проходя прорези 11, попадает на катализатор 9, смешиваясь с частично прореагировавшим потоком, двигавшимся между трубой 7 и распреДелительным устрОЙствОм 8 е ПРОЙДЯ оставшийся слой катализатора в трубах 7, поток реагирующих веществ выходит из реактора через патрубок 5.РЕгулирование доли потока реагирующих веществ, поступающих в распре О делительное устройство 8, осуществляется подвижной крышкой 13 с помощью гайки 14.При отворачивании гайки 14 и подьеме крышки 13 высота прорезей увеличивается, увеличивается и доля потока в распределительном устройстве 8. Для автоматического регулирования соотношения доли потоков, движущихся в распределительном устройстве 8 и между стенками трубы .7 и трубки 10, подвижная крышка может быть изготовлена в виде клапана 15. Колебания общего расхода на входе вызывают пропорциональное изменение положения д 5 клапана 15 относительно прорезей 11, поэтому соотношение доли потоков, движущихся в распределительном устройстве 8 и между стенками трубы 7 :и трубки 10, остается постоянньж,При движении части реакционной массы между стенками трубы 7 и.трубки 10 в слое катализатора эквивалентный диаметр сечения уменьшается, что приводит к увеличению коэффициента35 теплоотдачи от реакционной массы к стенкам трубы 7 на высоте ф, соответствующей высоте распределительного устройства 8. Так как на входе в трубы 7 концентрация исходных веществ максимальна, то тепловыделение или теплопоглощение за счет химической реакции здесь также наибольшее. Это большое количество тепла на входе в трубу 7 возможно подвести или отвести за счет. большого коэффициента . теплоотдачи, что приводит к понижению температуры на входе при экзотермической реакции или ее повышению при эндотермической реакции.Непрореагировавшая часть потока реакционной масбы, пройдя по трубке 30 410 распределительного устройства 8, на выходе из целевых прорезей смешивается е частью потока, движущебося между стенками трубы 7 и.трубки 10, увеличивая концентрацию реагирующих веществ в последнем. Это вызывает увеличение тепла реакции для экзотермической реакции или его уменьшение для эндотермической реакции на высоте большей, чем высота распределительного устройства 8. Однако здесь эквивалентный диаметр, в котором движется поток реакционной массы, больше, чем эквивалентный диаметр сечения между трубой 7 и трубкой 10, Поэтому коэффициент теплоотдачи от реакционной массы к стенке трубы 7 падает, что вызывает увеличение температуры для экзотермической реакции или ее уменьшение для эндотермической реакции на высоте большей, чем высота распределительного устройства 8.Таким образом, для экзотермической реакции удается понизить температуру в области входа реакционной массы в трубы и повысить ее в средней части реактора для эндотермнческой реакции наоборот. Выравнивание профиля температур по высоте катализатора улучшает качество продуктов реакции,Применение распределительного ,устройства, представляющего собой трубку, установленную на входе в каждую трубу трубного пучка, позволяет в значительной степени выровнять .профиль температур по высоте катали. затора, уменьшить градиенты темпера ;тур в 1,5.раза, снизить абсолютное значение температуры на 15-30 ф, увеличить среднюю температуру на 2-5 ф, .увеличить степень превращения на 0,8- 13, предотвратить, термическую деструкцию исходных веществ и продуктовреакции и термическую дезактивациюкатализатора, что способствует повы"шению качества продуктов реакции иувеличению срока службы катализатораоблегчает эксплуатацию реактора в оптимальном температурном режиме,