Способ регулирования температурного режима в реакционном устройстве

Ло 11 ц 4 оЗ Класс 12 д, 1 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Н АВТОРСКОМУ СБИДЕТЕльстВУВ. Б, Кванца и А. В. Волынский СЦОСОВ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМАР ЕА К Щ И О ч.; Н О Д У С Т Р О ",1Т Р к- Заивлепо 23 августа 1957 г. за М 582389 в Комитет по делая п,ойпстсппа и открв 1 тпйпрп Совете Министров СССРС присоединением заявок МРА 58-73 и, 98225Прц проведении химических реакций с высокими тепловыми эффектамц известные трудности представляют отвод (подвод) тепла реакции и регулирование температурного режима в реакционной зоне. Теплообмен в реакционных устройствах для ведения подобных процессов обычно осуществляют при помощи кипяц 1 их теплоносителей. Прц применении кипящих теплоносителей температурный режим в реакционной зоне регулируется либо ступенчато (каждая ступень имеет свою систему теплообмена), либэ непрерывно (система ректифцкационного охлаждения),Многоступенчатые реакционные устройства для ведения процессов над стацьонарным слоем катализатора без репиркуляции, имеющие изотермический режим в системе теплообмена ступени, являются, в основном, аппаратами с небольшой производительностью единицы катализаторцого пространства. Основное превращение происходит в первых по ходу реаге.тов слоях катализатора, что приводцт к недоиспользованию слоя катализатора и необходимости ведения реакции в тонких слоях (в реакторных трубках малого диаметра).Рециркуляция приводит к более равномерному превращению по длине реакционного устройства, позволяет пампого увеличить производительность единицы катализаторного пространства и уменьшить технологические трудности ведения процесса. Однако рециркуляция связана со значительными энергетическими затратами и увеличением объема кондечсационной аппаратуры.Ректификационцое охлаждение являетсц недостаточно гцбкои стемой для регулирования на ходу реакционных устройств и в определенных условиях ведения высокоэкзотермических реакций может привести к перегреву реакционной зоны. Кроме тогорегулирование температурного режима возможно лишь прц подаче реагирующих веществ сверху вниз (прц температурном коэффициенте реакшси К, )1).Предлагается способ непрерывного регулирования температурного режима реакционных устройств для проведения необратимых и обратимых химических превращении с высокими тепловыми эффектами и температурным коэффициентом Кг )1, при подаче реагентов в любом направлении (сверху вниз, снизу вверх, горизонтально и т. Д.). Этот способ регулирования осуществляется путем прокачивания через систе- у теплообмена, зягОлпенуо частично ил 5 полностью ЯСЯДКОЙ, кипящего теплоносителя, представляющего смесь не менее двух компонентов с различной температурой кипения, причем теплоноситель и реагепты пме 1 от одно и то же направление движения. Заданная температура начала реакции должна быть выше температуры начала кипения теплоносителя. Г 1 о мере прохождения теплоносителя вдоль системы теплообмена, его температура непрерывно повышается за счет накопления в жидкой фазе тяжелокипягцего компонента вследствие преимущественного испарения легкокппящего кокНонспта, имеющего большую упругость паров. Насадка в системе теплообмена препятствует интенсивной циркуляции теплоносителя вдоль системы, т. е. выравниванию температурного перепада по длине.Таким образоъ 1, для необратимых химических процессов в зоне реакции устанавливается такой температурный режим, при котором реагенты проходят из области низких тыНератур к области более высоких темпер атур.Дл 51 регу,1 ирования Обрати 1 х х 1 мичсск 51 х реакциЙ, В которых термод 1 Н 12 ические ослокнепи 51 начинают играть большуо роль при определенном проценте превращения, теплоноситель подается в различные по высоте точки систе 1 ы теплообменя. При этОм В зоне реакции устяняВ- ливается вначале повышающийся температурный режим, а по достижении заданного процента превращения - попижя 1 ощиЙся.На. фиг. 1 приведена схема реакционного устройства для проведения, напп 1 лер, синтеза углеводородов из СО и Н. па стационарном слое катализатора; на фиг. 2 - схема реакционного устройства для проведения, например, синтеза углеводородов нз СО и Н па стационарном слое катализатора В жидкОЙ фазе; па фиг. 3 - схеь 2 реакционногО устрОЙств 2, например, дл 51 Окчсления ЬО 2 В ЗОВ ня стационарном слое кятализятора.По первой схеме реагенты 1 проходят реакционное устройство 2 сверху вниз. Б реакторных трубках 8 размещен катализатор. Система чепОобхена заполнена насадкой 4. Теплопоситель забирается насосом 5 из нижнего коллектора о и через теплообменник 7 и распределительное устройство 8 подается в верхню 1 о часть системы теплообмена.Паровая фаза через верхний коллектор 9 поступает в конденсатор 10, а конденсат - в распределительное устройство.По второй схеме реагенты 1 проходят реакционное устройство 2 снизу вверх. Катализатор 11 одновременно является насадкой системы теплообмена. Легколетучие продукты реакции совместно с паровой фазой теплоносителя через сепарациопную часть 12 рсакционного устройства и конденсатор 10 поступают в разделительный сосуд И, а газообразные продукты 14 реакции удаляются. Теплоноситель подается в реакционное устройство насосом Б через распределитель 15. Кидкая фаза теплоносителя совместно с тяжелокипящими продуктами реакции соединяется с конденсатом и поступает на разделение в ректификационную колонну 16, в которой из теплоносителя выдел 5 нотся продукты реакции через штуцеры 17, 18, 19 и 20.По схеме 3 реагенты 1 проходят реакционное устройство 2 снизу вверх. В реакторных трубках 3 размещен катализатор, Система теплообмена заполнена насадкой, меняющей свои линейные размеры по высоте. Насадка 4 имеет меньший свободный объем, чем насадка 21, ТеплоносиЛо 11 б 4 бЗтель подается в реакционное устройство насосом 5 через распределительные устройства 15. Жидкая и паровая фазы поступают в разделительный сосуд 22 с теплообменным устройством. Паровая фаза конденсируется в конденсаторе 10 и присоединяется к жидкой фазе.По предлагаемому способу контроля температурного режима в реакционном устройстве регулирование процесса осуществляется: подбором компонентов теплоносителя; скоростьо прокачивания теплоносителя; подбором насадки (кольца Рашига, тарелки н т. п.); давлением инертного газа (азот, углекислота и т. и.) нли применением вакуума; подачей регулируемых количеств кипящего теплоносителя в различные по высоте точки системы,ПредлагаемыЙ спосоо регули 1 эовани 51 теплоВого режима хОжет найти применение для экзо-и эндотермическпх реакций с температурным коэффициентом ХС )1. При применении предлагаемого способа для проВедсния эндотермических реакцЙ необходио предусмотреть источники тепла в системе теплообмена (паровая рубашка, электропечи, штыковые нагреватели),Предлагаемый способ может найти применение при разл:чном технологическом оформлении химических процессов; со стационарным слоем катализатора, с псевдоожиженным слоем, жидкофазным слоем и т, п.Предлагаемый способ может быть применен для специальных случасв теплообмена, при которых требуется заданное распределение те 51- ператур.Предыет изобретенияСпособ регулирования температурного режима в реакционном устройстве путем прокачивания кипящего теплоносителя, состоящего из двух компонентов 1 более с различными температурами кипения, через систему теплооомена, заполненную насадкоЙ, О т л и ч а ю щ и Й с я тем. что теплоноситель прокачивается в том же направлении, В каком движутся и реагенты в реакционном пространстве./0Фиг 3а "ч изобретений и открытий при Совете Министров СССР(омитет дактор Л. М. Струвенформационно-нзпаельский отдел. Под. к печ. 29.1-59 г.бъегн 0,51 п. л. Зак. 172 1 ираки 1000 Цена 75 коп. ииография Комитета ио дслагн изобретений и открытий при С;овсте Министров ССМосква, Петровка. 14.