Способ синтеза метанола и реактор для его осуществления

(51)5 В 01 ) 8/04 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ИЯ АНИЕ И ПАТЕНТУ СН), Умберто 3 1/(зобретение относится к способу син- - трудность получения рав теза метанола и к реактору для его осущест- температуры охлаждения реакцио вления, за,Известны способы синтеза метанола из - высокая величина механич гаэообразногоСОиводородавприсутствии грузки на катализатор, располох катализатора, осуществляемого в реакторе нижних слоях, на которые давит один из наиболее известных - это процесс катализатора,.Ай Си Ай, основные параметры которого -- большое падение давления низкое давление (например 40-50 бар) и вие исключительно осевого проте катализатор на основе меди. Реактор, в ко- эа.тором осуществляется этот синтез, содер- Цель изобретения - интенс жит корпус, заполненный катализатором, процесса;разделенным на слои, и средства для под-: Можно значительно улучшить ачи охлаждающего газа и реагента, снизить потребление энергии, еСпособ Осуществляемый в этом реактб- тать, например, следующим образ ре, как и сам реактор имеет много недостат-: массу катализатора раздели ков: сколько последовательных слоев омерной ного гаскойна енныи в весь вес вследсткания гаикац выход и сли рабоом:ть на не- , причем(54) СПОСОБ СИНТЕЗА МЕТАНОЛА И РЕАКТОР ДЛЯ Е ГО О СУЩЕ СТВЛ Е Н ИЯ(57) Изобретение относится к способу получения метанов и реактору для его получения, в которых масса катализатораразделяется на несколько последовательных слоев, причем каждый слой имеет днище и коническую диафрагму на расстоянииот свободной поверхности следующего слоякатализатора с образованием полости, к внешней периферии которой подводят охлаждающий гаэ, такчтобы достичь в указан- НОЙ полости Оптимального смешивания с частично прореагировавшим газом, который прошел в осевом направлении через верхний слой каталйзатора. В реактор введена труба под верхним слоем катализатора по его центру, разграничивающая внутри массу катализатора нижних слоев от верхнего слоя, а нижний слой или слои с максимальньп 4 падением давления преобразованы в слой (слои) в основном с радиальным потоком посредством ввода двух цилиндрических стенок, соосйых указанной трубе, в основном перфорированных и образующих воздушные полости с внутренней стенкой оболочки и с внешней стенкой трубы соответственно, 2 с.п. ф-лы. 3 з.п. ф-лы,каждь 1 й слой располагают на днищах, подкоторыми устайавлйвают диафрагмы, расположенных на некотором расстоянии отповерхности последующего слоя катализа. тора, с образованием таким образом кольцевой полости, Подают охлаждающий газ кпериферийным участкам полости так, чтобыв этой полости получитьоптимальное смешение с частично прореагировавшим газом,подаваемым в аксиальйом-напраалении через верхние слои каталйзатора; по центру ипод верхним слоем катализатора установлена труба, чтобы внутри разграничить массу. каталйтических слоев, расположеннйх ниже верхнего слоя, а нижний слой или слои смаксимальным падением давления преобразованы в слой (слой) в основном с радиальным потоком посредством установкидвух цилйндрических перфорированныхстенок коаксиальных суказанной трубой иобразующих воздушные полости с внутренней стенкой корпуса и соответственно свнешней стенкой трубьь Охлаждающий газ,гддзваемый к перйферийным участкам смесйтельной полости направляют от перифе, рии к центру реактора и смешивают счастичнопрореагировавщим газом, текущим в аксйальном направлении от дйа каждбго слоя катализатора;которыййаправляют от центра к перйферии с помощью упомянутых конических диафрагм.Для улучшения интенсивностисмешивания, и достижения равномерности температуры-газа. частично прореагировавшемугазупридают-вращательное движение с помощью поворотных пластин. закрепленныхна диафрагмах,Реактор и способ синтеза метанола,осуществляемый с его помощью; показаныначертеже,Реактор состоит из устойчивого к давлейию корпуса 1, внутренний объем которогозаполнен катализатором,"разделенным наслои. Слои катализатора 2-5 разделеныперфорированными коническими днищами6-9, которйе установлены,у основания слоев. Каждое днище. под которь 1 ми установлены диафрагмы 10, находятся нарасстоянииот свободных поверхностей нижележащихслоев 11, 12, 13 и образуют кольцевые йолости 14., 15, 16, в которых размещены средства 17, 18, 19 для подачи охлаждаюшего газа,расположенные вблизи внутренйей стенкиреактора, то есть на самом дальнем крае отцентральной оси реактора, Реактор снабжен центральной трубой 20, которая проходит сквозь все слои катализатора, кромеверхнего слоя, и установлена в серединепоД днищем верхнего слоя, В последнемслое катализатора установлена коаксиаль но перфорированная внешняя стенка 21, которая образует полость 22 с внутренней стенкой реактора, и внутренняя перфорированная стенка 23 высотой Н 1, меньше высоты И 2, образующая воздушную полость 24. На разности высот Н 2 - Н 1 поток газа аксиальный, а вдоль высоты Нз поток становится радиальным; В предпочтительном варианте кониче 10 ские днища состоят из нескольких сегментов перфорированной пластйны со сварной сеткой, контактирующей с катализатором, поддерживаемой балками, которые на одном конце опираются на центральную тру-. бу, а другим концом опираются на кольцо 25, предусмотренное на корйусе реактора. Согласно предпочтительному аспекту изобретения диафрагмы 10 снабжены пла стинами, повернутыми на 45 относительно 20 радиуса, и приваренными к вышеупомянутым диафрагмам, что придает частйчио прореагировавшему газу вращательное движение, Способ осуществляется следующим об 25 разом Газ 26 поступает через верхнюю центральную часть реактора и протекает аксиально через первые три слоя катализатора. В кольцевых полостях 14, 15, 16, частично прореагировавший газ охлаждается вблизи 30 внутренней стенкй реактора посредством охлаждающего кольца 27 и смешивается путем контактирования с охлаждающим газом, поступающим внутрь реактора из 35 средств 1,7, 18, 19 В последнем слое, где имеет место максимальное падение давления, поток газа протекает в радиально-осевом направлении благодаря двум воздушйым полостям 22 и 24, Полностью прореагировавший газ выхо 40 дит через патрубок 28,Следует отметить, что наибольшее падение давления в этом реакторе происходит в 4-м слое, потому что через него проходит катализатора больше предыдущих, Делая этот 4-й слой радиальным, можно достичь заметного снижения падения по сравнению с осевымпотоком, сохраняя в то же время 50 принципиальную простоту реактора Можно еще более улучшить качество работы реактора путем преобразования и других слоев из осевого в радиально-осевой 55 тип Работая согласно изобретению можнополучить следующие преимущества: - более эффективное охлаждение газапри легком управлении температурой,45 наибольший поток ипотому что высота слоя- независимость слоев катализатора с периферийным участкам смесительной и, удельными давлениями внутри катализато- - : лости, направляют от периферии к центр ра, :реактора и смешивают с частично прореаги - уменьшение гадения давленйя, ровавшим газом, текущим в осевом направ. Изобретенифыло описано на примере 5 лении от дна каждого слоя катализатора, предпочтительного исполнейия реактора;: - который направляют от центра и перифепоказайного на чертеже, с четырьмя слоями рии.катализатора, первые три с осевым пото- :, 3.Способ пои.2, отл ич а ю щи й с я ком, четвертый преобразован преимущест- тем, что частично прореагировавшему газувенно. в слой с радиальным потоком С 10 придаютвращатЕльноедвижение.подачей охлаждающего газа в трех меотах.. 4. Реактор для синтеза метанола, содер-Очевидно, что реконструкция на месте мо- . "жащий корйус, заполненный катализатожет быть применена к любому обйчному:ром;разделенным на слои, и средства для.реактору с осевым потоком, с количеством: " подачи охлаждающего газа и реагента, о т-: слоев отличающимся от четырех; с, йомень л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью интеншей мере, одним радиальным или радиаль- сификации процесса, он снабжен разделиноосевь 1 м слоем, и с подачей охлаждающеготельньми коническими перфорированными газа более чем в трех местах, :. : . ., . днищами, на которйх расположены слои катализатора с аксиальным направлением реФ о р м у л а и з о б р е т е н и я", . 20 агента, расположенные на расстоянии от1. Способ синтеза метанола в реакторе, нижележащих слоев катализатора и образузаполнейном катализатором со средствами ющие полости с размещенными в них среддля подачи охлаждаюцего газа и реагента. ствами для подачиохлаждающего реагента, о т л и ч а ю щи й .с,я тем, что, с целью :.: 5. Реактор по п. 4, о т л и ч а ю щ и й с яинтейсификации процесса, слои катализа тем, что он снабжен закрепленными под тора располагают на конических днищах,днищем поворотными пластинами,.цент- находящихся на расстоянии от свободной. ральной трубой, проходящей через слои ка-.поверхности нижерасйоложенногослоя с:тализаторасаксиальнымходом реагента, и образованием кольцевых полостей, охлаж- установленнь 1 ми коаксиально покрайней дающий газ подают к периферии кольцевых 30 мере в последнем слое катализатора перфополостей, в которых.его смешивают.счас-, .рйрованными вертикальными стенками, обтичйо прореагировавшим реагентом; пода-: разующими воздушные полости с ваемым аксиально через верхние слои ., внутренней стенкой корпуса реактора и с .катализатора и аксиальнб-радиально через:;: внешней стенкой центральной трубы соотнижние слои.:.";. - 35 ветствеййо, при этом верхний конец трубы2, Способ поп,1, отл ича.ю щийся закреплен вверхнемднище, а нйжний - во тем, что охлаждающий газ, подаваемый к - внутренней перфорйрованной стенке.1773236Составитель Н.Кацовская едактор З.Хорина Техред М.Моргентал Корректнчакава Заказ 3851 Тираж Подписное .ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ "ССР113035, Москва, Ж-ЗБ, Раушская наб 45изводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина. 10