Реактор

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 09778 А 19 5 ц 5 В 01 ) 8 ПИСАНИЕ И 3 С) Б РЕ К ПАТЕН 126 отщие слой внутри и наружу, снабженные верстиями и соединенные с днищем клети и патрубки для разгрузки и выгрузки матери ала слоя, и имеющий центральную внутрен нюю полость, При этом по меньшей мере одна из клетей выполнена жесткой в радиальном направлении и со способностью к аксиапьному растяжению и нижней стороной жестко связана с днищем, а ограничивающая слой с наружной стороны клеть установлена с образованием кольцевого ; пространства между собой и внутренней стенкой корпуса, причем центральная внутренняя полость и кольцевое пространство соединены с впуском или выпуском, а верхняя сторона, имеющая способность к аксиальному растякению клети, жестко соединена с внутренней стенкой верхней сферической части. 7 з, и, ф-лы, 7 ил. ек Ульр тор, содер- снабженическими части корере одного итическогоаничиваю химическоторам я продлеГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССР(72) Клаус Либал, Вальтер фирлфон Гемминген (ОЕ)(57) Сущность изобретения: реакжащий цилиндрический корпусный верхней и нижней сферчастями, размещенное в нижнейпуса для приема по меньшей мсорбционного слоя ипи каталслоя, по меньшей мере две огр Изобретение относитсятехнологии, в частности к реа Целью изобретения являние срока службы слоя Это достигается в реакторе, содержащем цилиндрический корпус; снабженный верхней и нижней сферическими крышками, коаксиально установленными перфорированными клетями с размещенными между ними сорбционным или катализаторным слоями; жестко соединенными с днищем и образующими кольцевую полость с корпусом и центральную полость, соединенную с впуском или выпуском газа, причем по меньшей мере одна из клетей выполнена жесткой в радиальном направлении за счет того, что верхняя часть клети, обладающей способностью растяжения в аксиальном на 1 аправлении, жестко соединена с внутреннейстенкой верхней сферической крышки,При этом понятия "жестко" и "со способ. аностью к растяжению" относятся не к собст- Срвенным свойствам материала, например, купругости ипи к коэффициенту термического расширения, а к способности к изменению размера в силу внешней формы тела, вданном случае клети. Таким образом, жесткое в определенном направлении тело все- СОтаки способно к расширению, например, вслучае изменения температуры. Например,волнистый лист является жестким в направпении волн, но он может расширяться в вертикальном волнам направлении,Выполненный из волнистого листа цилиндрический корпус, в котором волны располокены вокруг оси цилиндра, имеетспособность к растяжению в аксиальном на10 15 20 30 35 40 45 50 Ф 55 правлении и является жестким в тангенциальном и тем самым и в радиальном направлении,В основе изобретения лежит намерение насколько возможно избегать смещений в аксиальном направлении между сыпучим материалом слоя и по меньшей мере одной клетью, Это достигается между прочим тем, что благодаря жесткому закреплению клети с обеих сторон геометрическая длина клети предопределена практически независимо от температурных условий в реакторе, Она определена высотой корпуса, который практически не подвергается изменению температуры. В силу упомянутого жесткого соединения концы не могут перемещаться вследствие изменения температуры. Кроме того, способность к аксиальному растяжению клети выравнивает расширение материала при повышении температуры по всей длине клети, так что нигде не могут возникать смещения, обусловленные изменением температуры. Избежанием смещений клетей практи" чески вполне предотвращается и смещение между слоем и клетью даже и в случае высоких колебаний температуры.Это обеспечивает особенную надежность реактора, число нарушений эксплуатационного процесса сокращается до минимума, что также значительно повышает экономичность реактора,Предлагаемый реактор позволяет компенсировать возникшее при осуществлении каталитических и адсорбционных оеакций колебание температуры без происхождения нежелательных смещений, При этом конечно необходимо, чтобы клети, были выполнены иэ подходящего материала с коэффициентом расширения, находящимся в определенном соотношении с коэффициентом расширения сыпучего материала, и из листа соответствующей конфигурации, например, в описанном ниже виде.В то время как в известном реакторе осуществлены сложные технические меры для превращения термического расширения материала, из которого выполнены клети, а расширение всей клети и таким образом даже для усиления смещения клети относительно слоя, в предлагаемом реакторе с помощью намного менее сложной конструкции предотвращается нежелательное смещение, Обстоятельные испытания и расчеты показывали, что с помощью предлагаемого реактора возможно справиться с перепэцами температуры примерно до 300 К без возникновения повреждений реактора и слоя,Согласно предпочтительной форме выполнения изобретения жестко соединенная с верхней сферической крышкой клеть установлена с предварительным натяжением в аксиальном направлении. В том случае. если все клети с обеих сторон жестко закреплены, предпочтительно все клети установлены с предварительным натяжением в аксиальном направлении, т. е, при монтаже реактора, проводимом при комнатной температуре, клеть или клети можно устанавливать с натякением в аксиальном на-. правлении, Усилие предварительного натякения зависит от ожидаемых разниц температуры в разных участках слоя, В случае повышения температуры, например, вследствие воздействия нагретого регенерэтивного газа, термическое расширение материала сперва компенсируется уменьшением предварительного натяжения, Только при дальше повышающейся температуре предварительное натяжение полностью исчезает и термическое расширение материала должно компенсироваться путем обжима из-за способности к аксиальному расширению клетей, обусловленной их выполнением. Таким образом действующая в аксиальном направлении сила сжатия значительно уменьшается, и обеспечена надежная работа реактора и при высокой температуре,Как указано выше, в известном реакторе длина клетей подлежит изменению. Изменение длины происходит не только за счет термического расширения самих клетей, но и изменения упругости днища, на котором установлены клети, При воздействии тепла днище становится "мягче" и под весом слоя более или менее прогибается, что также вызывает истирание материала слоя, срок службы которого вследствиеэтого сокращается,Поэтому в предлагаемом реакторе осуществлена новая конструкция днища, согласно которой последнее жестко соединено с нижней сферической частью корпуса. Для этого между днищем и нижней сферической частью звездообразно установлены ребра, непосредственно передающие вес слоя нижней сферической части. В частности днище выполнено выпуклым вверх, что обеспечивает особенную прочность данной конструкцииНа фиг, 1 показан разрез через одну форму выполнения предлагаемого реактора по оси симметрии в значительно упрощенном виде; на фиг. 2 - деталь А с фиг, 1; нафиг. 3 - часть клети согласно одной форме выполнения; на фиг. 4 - часть клети согласно другой форме выполнения; на фиг. 5 -разрез Б-Б на фиг. 4; на фиг, 6 - часть клети пусом 2 и наружной клетью 10, Из данного согласно третьей форме выполнения; на пространства 17 подлежаций очистке газ фиг. 7 - разрез В-В на фиг, 6, радиально проходит через адсорбцйонныйфиг. 1 показывает принципиальную слой 9 во внутреннюю кольцевую полость конструкцию одной формы выполнения 5 18. Внутренняя кольцевая полость 18 ограпредлагаемого реактора с его главными зле- ничивается внутренней клетью 11. В данной ментами. Реактор представлен в значитель- полости 18 размещено выполненное из усено упрощенном виде, в частности ченных конусов направляющее тело 19, соотношения между наружными габарита- уменьшающее поперечное сечение внутми реактора и толщиной отдельных элемен ренней кольцевой полости 18. Таким обратов не соответствуют действительным эом достигается равномерный поток соотношениям. подлежащего очистке газа в слое 9. МеждуРеактор в основном имеет форму ци- внутренней клетью 11 и направляющим телиндра с осью симметрии 1. Он содержит лом 19 в данном случае установлено сито 20 корпус 2, снабженный цилиндрической час для улавливания пыли.тью 3, верхней 4 и нижней 5 сферическими В этом случае, если необходимо осущекрышками, впуском 6 и выпуском 7 для под- ствлять регенерацию, во время регенераачи и отвода подлежащего очистке газа, ции регенеративный газ, например азот, Кроме того, верхняя сферическая крышка 4 подается в противоположном направлении снабжена патрубками 8 для загрузки и вы (см, стрелки 21 на фиг, 1).груэки материала слоя 9. На фиг. 2 показывает деталь А с фиг, 1,В корпусе 2 размещен кольцевой ад- а именно соединение верхней стороны насорбционный слой 9, ограниченный наруж- ружной клети 10 с верхней сферической ной 10 и внутренней 11 цилиндрическими крышкой 4 корпуса 2, Верхний концевой клетями. Внизу слой 9 ограничивается дни участок 22 наружной клети 10, выполненный щем 12, с помощью звездообразно установ- из неперфорированного листа, с помощью ленных ребер 13 жесткости закрепленным двух кольцевых сварных швов 23 жестко сона нижней сферической части 5 корпуса 2. единен с верхней сферической крышкой 4, Внутренняя клеть 11 нижней стороной жес-В данной форме выполнения изобретения тко соединена с днищем 12. Она также че внутренняя клеть 11 таким же образом сварез ребра 13 опирается на нижнюю ренасверхнейсферическойкрышкой 4 корсферическую крышку 5 корпуса 2. Наружная, пуса 2. Соединение нижней стороны клеть 10 жестко соединена, например сва- наружной клети 10 с нижней сферической рена, с нижней сферической крышкой 5, т. частью 5 выполнено аналогичным образом, е. она жестко соединена с корпусом 2. 35 Выполненные в листе 14 длинные отКлети 10, 11 в основном выполнены из верстия 15 расположены равномерно по перфорированного листа 14. Отверстия 15, кругам вокруг оси симметрии 1. Их размеры выполненные в листе 14, изображеньг на и конфигурация определяются в зависимо-,фиг.1 горизонтальнымилиниями(непомас- сти от ожидаемых разниц температуры в штабу), Лишь концевые участки клетей 10, 40 разных участках слоя 9, В данном случае 11 выполнены из неперфорированного лис- ширина отверстий 15 составляет 3 мм, дли. та. Подробности разных форм выполнения на 30 мм и ширина перемычек 24, т. е. расклетей 10,11 показаны на фиг,2 - 7 и описы- стояние между расположенными по двум ваются ниже. соседним кругам отверстиями 15,6 мм (см.Слой ц состоит из сыпучего материала. 45 фиг, 3), В том случае, если величина частицВ конкретном случае эксплуатации реакто- сыпучего материала меньше ширины отверра в качестве материала слоя берут адсорб- стий ",5. го клети 10, 11 на обращенной к ционный материал или же сыпучий слою 9 старонеснабжены проволочнойсеткатализатор. кой 25, показанной на фиг. 3.Направление потока подлежащего очи Конфигурация перфорированного листасткегаэа(фиг.1) изображено стрелками 16 14, из которого выполнены клети 10, 11,(сплошные линии) (в данном случае речь имеет важное значение, что в нижеследуюидет об осуществлении реакции, т. е, адсор- щем поясняется со ссылкой на фиг. 3. Горибции). При этом подлежащий очистке газ, зонталь на этой фигуре соответствует например воздух, через впуск 6 вступает в 55 тангенциальному направлению вокруг оси реактор, направляется нижней поверхно- симметрии 1 реактора, а вертикаль - аксистью днища 12, при этом выделяется ка- альному направлению. Между двумя соседпельножидкая вода. Затем подлежащий ними рядами отверстий 15 очистке газ подается в йаружное кольцевое перфорированный лист 14 снабжен распопространство 17, находящееся между кор- ложенными в тангенциальном направлениисплошными перемычками 24 и поэтому по направлению перемычек 24 он имеет поведение, похожее на поведение неперфорированного листа, т, е, в этом смысле лист 14 является жестким в тангенциальном направлении, Таким образом, выполненные в основном иэ цилиндрического перфорированного листа 14 клети 10, 11 являются жесткими в радиальном направлении. В аксиальном направлении перфорированный лист 14 не снабжен расположенными на прямых сплошными перемычками, т. к. отверстия 15 сдвинуты относительно друг друга. Таким образом, лист 14 в аксиальном направлении имеет способность к обжиму и растяжению, Действующие в аксиальном направлении силы могут быть восприняты не только благодаря упругости материала, иэ которого выполнен лист 14, но и за счет изменения формы листа 14, например, за счет искажения отверстий 15,На фиг, 4 и 5 изображена другая форма выполнения клети, представленной на фиг, 3, На Фиг, 4 и 5 ось симметрии 1 реактора проходит вертикально изображенной части клети,Согласно описанной выше и согласно данной формам выполнения клетей последние выполнены иэ перфорированного листа 14 иэ металла толщиной д 2-10 мм, предпочтительно 2,5 - 6,0 мм, В обоих случаях отверстия 15 имеют длинную форму и длинной стороной расположены по горизонтали по кругам вокруг оси симметрии 1 реактора с образованием между двумя соседними кругами сплошных горизонтальных перемычек 24, причем в силу того, что расположенные по двум горизонтальным кругам отверстия 15 смещены друг относительно друга, нет сплошных перемычек в аксиальном направлении, т. е. по направлении стрелок 26. Поэтому клети согласно первой и второй формам выполнения являются жесткими в радиальном направлении и имеют способность к компенсированию аксиального изменения длины путем изгиба отверстий, т. е. имеют способность к аксиальному расширению, по использованной в данном описании дефиниции,Однако представленные на фиг, 3 и 4 формы выполнения клетей отличаются друг от друга размерами отверстий 15,Клеть согласно фиг. 3 имеетдлину отверстий а 20-50 мм, предпочтительно 25 - 35 мм,ширину отверстий Ь 2-5 мм, предпочтительно 2,5-3,5 мм,ширину перемычек с 4-8 мм, предпочтительно 5,0- 7,0 мм,горизонтальное расстояние между отверстиями е 5-20 мм, предпочтительно8,0 - 12,0 мм.Клеть согласно фиг, 4 и 5 имеет5 длину отверстий а 10-40 мм, предпочтительно 20-30 мм,ширину отверстий Ь 0,8-2,0 мм, предпочтительно 1,0 - 1,5 мм,ширину перемычек с 3,0 - 10 мм, пред 10 почтительно 4,0-6,0 мм,Горизонтальное расстояние между отверстиями е . 3,0-12 мм. предпочтительно5,0-7,0 мм,Согласно фиг. 4 и 5, отверстия имеют15 следующие размеры:а 25 ммЬ 1,2 ммс 50 мме 60 мм20 д 40 мм.Меньшие размеры отверстий согласновторой форме выполнения клетей обычноприводят к тому, что можно отказаться отустановления мелкоячеистой проволочной25 сетки, т. к. частицы адсорбционного или каталитического материала не выпадают через отверстия клетей.На фиг, 6 и 7 представлена третья формавыполнения клетей, которую можно исполь 30 зовать в рамках изобретения. В этом случаеклети выполнены совсем по-другому, аименно в качестве проволочной сетки.При этом горизонтальные проволоки 27,имеющие круговое сечение, сплетены с вер 35 тикальными (аксиальными) проволоками28, Горизонтальные проволоки 27 не снабжены никакими существенными изгибами,чем обусловлена радиальная жесткость выполненных из такой проволочной сетки кле 40 тей, т, е. горизонтальные проволоки 27 вданном случае выполняют функцию перемычек 24 в предыдугцих случаях, Вертикальные проволоки 28, однако, на равномерномрасстоянии, а именно через ширину ячеек,45 снабжены изгибами 29. В случае напряжения при растяжении в вертикальном (аксиальном) направлении данные изгибы 29могут изменить свою форму и тем самымкомпенсировать термическое изменение50 длины. Выполненная в виде проволочнойсетки клеть благодаря использованному методу сплетения обладает радиальной жесткостью и способностью к аксиальномурасширению согласно использованным в55 данном тексте дефинициям, Эти свойстваможно еще усилить тем, что выбирают соответствующий материал, Например, для вы-полнения горизонтальных проволок 27предпочтительно используют инвар, а длявыполнения вертикальных (горизонтальных) проволок 28 - хромоникелевую сталь,Обычно толщину проволок 28, 29 выбирают1,0-10 мм, предпочтительно 1,0 - 5,0 мм, вчастности 2,0-3,0 мм, Размеры ячеек выбирают 3,020 мм, предпочтительно 6-12 мм. 5Т. к, во многих случаях ячейки слишкомшироки для удержания частиц адсорбционного или каталитического материала, с внутренней стороны выполненной в качествепроволочной сетки клети можно устанавливать дополнительную мелкоячеистую проволочную сетку, не представленную на фиг,6 и 7, которая имеет примерно ту же высоту,как и слой 9. С верхней и нижней сторонвыполненная в качестве проволочной сетки 15клеть аналогично фиг. 1 через неперфорированный лист жестко соединена с корпусом2,Ф ор мул а изобретен и я1, Реактор, содержащий цилиндрический корпус, снабженный верхней и нижнейсферическими крышками, коаксиально установленные перфорированные клети с размещенным между ними сорбционным иликатализаторным слоем, жестко соединен 25ные с днищем и образующие кольцевую полость с корпусом и центральную полость,соединенную с впуском или выпуском газа,причем по меньшей мере одна из клетейвыполнена жесткой в радиальном направлении и обладающей способностью растяжения в аксиальном направлении, о т л и ча ю щ и й с я тем, что, с целью продления срока службы слоя, верхняя часть клети, обладаюгцей способностью растяжения в аксиальном направлении, жестко соединена с внутренней стенкой верхней сферической крышки.2. Реактор по п.1, отл ича ю щи йс я тем, что одна из клетей непосредственно жестко соединена с внутренней стенкой нижней сферической крышки.3. Реактор по п. 2, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что жестко соединенная с верхней сферической крышкой клеть установлена с предварительным натяжением в аксиальном направлении.4. Реактор по пп, 1 и 2, отл и ч а ю щий с я тем, что клети установлены с предварительным натяжением в аксиальном направлении.5. Реактор по пп. 1-4, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что он снабжен размещенным в центральной полости направляющим теплом, установленным на днище.6. Реактор по пп. 1-5, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что днище жестко закреплено на нижней сферической крышке,7, Реактор по и. 6, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что днище жестко соединено с нижней сферической крышкой посредством ребер.8. Реактор по пп, 1 - 7, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что днище выполнено выпуклым. вверх.1809778 29 28 иг. 7 Редактор Т,Иванова орректор П.Гереши изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 1 аказ .1293 ВНИИПИ Госуд Составитель Н.КацовскаяТехред М.Моргентал Тираж Подписноетвенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5