Трубчатый реактор

(5)5 В 01 Л 8 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АТЕНТУ рубчатого к может быталитическогоиспользованотил.ена и позв рукции реакто с 3913 Изобретение относит тивному выполнению тру ров для проведения экз химических реакций, в проведения в нем проце ческого окисления этиля к конструкчатых реактЬ-, термических стно са катали на до оки ил ена.Целью изобретения являетс е процесса теплоотдачи за с нижесчето репечения низкотурбулент ма. ски ре чей ха Вода прохламинар ном дит ввер режиме т в основномчения, прилегаа взаимодейстя повышения к трубке, с которой о вует, получая тепло дтемпературы почти до очки кипени(71) Дзе Халкон СД Груп Инк,(56) Патент Чехословакии М 12кл. 12 С 1/01, 1968. 54) ТРУБЧАТЬЙ РЕАКТОР57) Изобретение относится к констНа фиг,1 показан схематичеактор; на фиг.2 - граФик раборактеристики реактора.Реактор 1 содержит трубки 2. Каждая трубка уплотнена в виде впускно3 и выпускной 4 трубных решеток.Внутренние отбойные перегородки 5 и6 разделяют нижнюю часть обечайкина зоны распределения и охлаждения.Отбойная перегородка 5 и выпускнаятрубная решетка 4 определяют зону ляет снизить процесс теплоотдачи засчет обеспечения низкотурбулентногорежима. Реактор содержит корпус,внутри которого в трубных доскахзакреплены трубки с катализатором,и камеру охлаждения. Реактор снабжен распределительной камерой, размещенной под камерой охлаждения ивыполненной в виде обечайки с двумя пластинами и закрепленными в нихтрубками, установленными соосно струбками с катализатором, 2 ил . распределения, а отбойная перегородка 5 и отбойная перегородка 6, - зону охлаждения. Вода для питания котлов, имеющая температуру 168 С, подается в зону распределения по трубопроводу 7 гпе она распределяется с минимальным нагревом так, что водяной пар проходит через круговое отверстие в отб ойной п ер ег ор од хе 5) где каждая трубка проходит через перегородку, Наружный диаметр трубки составляет 381 мм, а пиаметр отверстия - около 389 мм что достаточно для создания необходимого равномерного распределения воды для питания котлов, 163765745 Магистральная рециркуляционная вола для питания котлов подается выше отбойной перегородки 6 к главному теплоотводному участку, ограниченному впускной трубной решеткой 3 и отбойной перегородкой 6, где вода кипит и отводится в виде пара через трубопровод 8. Длина каждой трубки сос-; тавляет 10,6 м, из которых 8 м наполнены серебряным катализатором на носителе, имеющим 6-8 мм подложку, которая откалибрована для обеспечения хорошего контактирования, но без чрезмерного ограничения потока газов, проходящих через трубку. Зона подогрева имеет длину приблизительно 0,6 м, которая может варьировать - ся в зависимости от уровня воды на внетрубной стороне, Подогрев подводят к питательным газам на площади, которая уплотнена инертным материалом, подобным тому, который использ уют в кач естве носит еля катали затора. 25Зона охлаждения между отбойными перегородками 5 и 6, имеет длину 1,5 м, а трубки наполнены инертными частицами, которые используют при подогреве. Цель включения инертного материала в обе зоны состоит в облегчении теплопередачи к или от жидкостей, проходящих на внетрубной стороне, т.е. для получения тепла от пара в зоне подогрева и отдачи тепла воде для питания котлов в зоне охлаждения, Отр ез ок каждой трубки, пр остирающийся в зону распределения, предпочтительно оставлять свободным от любого инертного материала, который40 должен содействовать теплопередаче, Любой твердый материал в трубке 2 не должен нарушать течение газов в значительной степени с тем, чтобы получить желаемую микротурбулентность, Скорость газов внутри трубок замедляется от 3 м/с при прохождении через пространства между инертными частицами в зоне охлаждения до 1 м/с в незаполненной зоне распределения50 Поэтому коэАЛициент теплопередачи понижается на 902.Скорость воды для питания котлов на внетрубной стороне зоны распределения также поддерживают низкой (т.е. при низкотурбулентном течении) для того, чтобы свести до минимума теплопередачу на внетрубной стороне. Таким образом, зона распределения служит для разделения воды для питания котлов на множество водных потоков (один для каждой трубки), кото"рые текут вертикально в зону охлаждения и охлаждают отходящие газы.Реактор при окислении этиленаработает следующим образом.Свежее сырье, содержащее потокиэтилена и кислорода, направляется через трубопровод 9 и соединяется срециркуляционными газами в трубопроводе 10 с содержанием,7.; этилен 1530 кислород 7-9, СО 2 5-15; аргон5-15 с балансом азота и метана, Температура и давление комбинированногопитательного потока составляют 180 Си 22 кг/см манометрического.Газы входят в открытую часть надвпускной трубной решеткой 3 и проходят в трубки 2 реактора, где нагреваются до температуры около 240 С. Реакция начинается в верхней части зоны реакции. Теплота реакции отводится кипящей водой, попперживаемойпри температуре около 240 С и мано-.метрическом давлении 34,5 кг/см 2при помощи регуляторов давления (непоказаны) . Температура отходящих газов на выходе зоны охлаждения (т,е,отбойной перегородки 6) составляет245 ОС.Газы проходят вниз по каждойтрубке 2 противоточно к воде для питания котлов, протекающей вверх отзоны распределения тем самым охлажодая газы до 235 С с одновременнымнагреганием воды для питания котловдо 240 С. Температура отходящих гаозов изменяется на очень малую величину от одной трубки до другой, потому что поток воды распределен пропорционально потоку газа и температура воды может только повышаться доточки кипения, которая ограничиваеттеплопередачу. Газы:входят в зонураспределения, где благодаря намеренно низкой теплопередаче происходитдальнейшее охлаждение до 0,3-3,5,Снижней части трубки 2,Вода для питания котлов распределяется пропорционально потоку газа .при прохождении через круговые отверстия между трубами и горизонтальной отбойной перегородкой 5. Темпеоратура повышается от 168 С до впусо ока до 171 С около обечайки и до 189 Св центре реактора. Газы охлаждаютсяпочти одинаково. Газы выходят из каж1637657 20 дой трубки в выпускное пространство реактора где они смешиваются и за)тем отводятся через трубопровод 11 для восстановления окиси этиленаНа графике (Аиг.2) показана рабочая характеристика предлагаемого реактора по сравнению с известным, отличающимся тем, что трубки в зоне распределения уплотнены инертным материалом вместо того, чтобы быть незаполненными. ЭКект вызывает температурное колебание между газом в обечайке и на средней линии, равное 14,3 С, по сравнению с 3,8 аС, когда трубки пустые. Если отходящие газы входят в зону распределения при 235 С, газ в трубках рядом с обечайкой ох. - лаждается до 215 С, тогда как в трубках около средней линии температура составляет 230 С. Большая разность температуры обусловлена только уплотнением в трубках, находящихся в зоне распределения, вследствие этого возрастание коэффициента теплопередачи крайне нежелательно. Если определенная максимальная температура не должна превышать, например, 230 С, тогда рабочая температура в реакторе должна быть ограничена до величины на 10 С ниже, чем ваизобретении. Долговечность катализат ора укор ачи ва ется, так как т емп ер атуру нельзя повысить настолько, насколь - ко это необходимо для того, чтобы противостоять потери активности катализато 6ра, когда тот стареет. Реактор подвержен в большой мере опасностям, связанным с избыточно высокими температурами на выходе, а именно это потери производства и потенциальное разрушение оборудования.Указанные температуры - типичные для начальных условий работы со свежим катализатором, сравнительные разности в температурах будут обнаружены, когда катализатор состарится, Поскольку температуры в среднем выше в это время, опасности становятся большими, и предлагаемый реактор имеет большие преимущества. Формула и зобр ет ения Трубчатый реактор для осуществления экзотермических химических реакций в паровой Фазе, содержаний корпус, внутри которого в трубных досках с зазором закреплены трубки, заполненные катализатором, и камеру охлаждения, расположенную под нижней ,трубной решеткой, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью снижения процесса теплоотдачи за счет обеспечения низкотурбулентного режима, он снабжен распределительной камерой, размещенной под камерой охлаждения и выполненной в виде обечайки с двумя пластинами и закрепленными в них трубками, установленными соосно с трубками, заполненными катализатором.ри ГКНТ ССС Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Уж Гагарина, 10 Заказ 827 Тираж 338 Подписно ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открьгг113035, Москва, И, Раущская наб., д. 4