Реактор

1 Реактор, який містить корпус, вузли вводу та виводу реакційної суміші і продуктів реакції, завантаження та вивантаження каталізатора, шар каталізатора з розташованими по його висоті в одній або кількох горизонтальних площинах групами паралельних порожнистих газопроникних камер, кожна з яких має перфоровану газорозподільну трубу з непроникним торцем, приєднану до групового колектора для вводу додаткової КІЛЬКОСТІ реакційної суміші, який відрізняється тим, що кожна з порожнистих газопроникних камер забезпечена другою перфорованою газорозподільною трубою з непроникним торцем, причому непроникні торці труб розташовані з протилежних боків 2 Реактор за п 1, який відрізняється тим, що газорозподільні труби в кожній газопроникній камері розташовані одна над одною 3 Реактор за пп 1, 2, який відрізняється тим, що отвори на верхній та нижній газорозподільних трубах розташовані ВІДПОВІДНО на їх нижній та верхній половинах під кутом 45° 4 Реактор за пп 1-3, який відрізняється тим, що на сусідніх газорозподільних трубах отвори виконані з горизонтальним зміщенням один відносно одного 5 Реактор за пп 1-4, який відрізняється тим, що кожний груповий колектор виконаний у вигляді кільця або кільця та ПІВКІЛЬЦЯ, або двох півкілець, розташованих горизонтально по периферії поперечного перерізу реактора Винахід належить до конструкцій шахтних каталітичних реакторів, які використовуються в ХІМІЧНІЙ та суміжних галузях промисловості Відомий реактор для проведення екзотермічних каталітичних реакцій, який містить шар каталізатору з розташованими по його висоті у двох горизонтальних площинах змішувальними тарілками, які становлять собою набір порожнистих радіально розташованих газопроникних касет, кожна з котрих має перфоровану газорозподільну трубу з непроникним торцем, приєднану до групового колектору, а також вбудоване технологічне обладнання (авт св ЧССР №150463, D 01J 9/04,3 23 04 69р , оп 15 09 73р ) Недоліком відомого реактору є великий розкид температур у поперечних перетинах шару каталізатору через нерівномірне змішування основного потоку гарячої та додаткового потоку холодної реакційної суміші, що обумовлено нерівномірним витіканням холодної реакційної суміші по довжині газорозподільних труб і великий об'єм, який займають порожнисті газорозподільні касети і вбу доване технологічне обладнання Найбільш близьким за технічною суттю є каталітичний конвертор, який містить шар каталізатору з розташованими по його висоті в одній або кількох горизонтальних площинах групами паралельних порожнистих газопроникних камер, кожна з яких має перфоровану газорозподільну трубу з непроникним торцем, приєднану зовні конвертору до групового колектору для вводу додаткової КІЛЬКОСТІ реакційної суміші (Патент Англії №1105614, В 01 J 9/04,3,22 04 64р , оп 06 03 68р , прототип) Недоліками відомого конвертору є великий розкид температур у поперечних перетинах шару каталізатору через нерівномірне змішування основного поток}' гарячої та додаткового потоку холодної реакційної суміші, що обумовлено нерівномірним витіканням холодної реакційної суміші по довжині газорозподільних труб і великий об'єм, який займають порожнисті газопроникні камери Крім того, розташування групового колектору зовні конвертору сполучено з великою КІЛЬКІСТЮ вхідних штуцерів, що нетехнолопчно і знижує МІЦНІСНІ ха 00 ю 58417 раїсгеристики останнього В основу винаходу поставлено задачу створення такого реактору, в якому завдяки новому групуванню і новому розташуванню газорозподільних труб зростає рівномірність і повнота змішування основного потоку гарячої та додаткового потоку холодної реакційної суміші, що зменшує розкид температур у поперечних перетинах шару каталізатору Поставлена задача вирішується тим, що в реакторі, який містить корпус, вузли вводу та виводу реакційної суміші і продуктів реакції, завантаження та вивантаження каталізатору, шар каталізатору з розташованими по його висоті в одній або кількох горизонтальних площинах групами паралельних порожнистих газопроникних камер, кожна з яких має перфоровану газорозподільну трубу з непроникним торцем, приєднану до групового колектору для вводу додаткової КІЛЬКОСТІ реакційної суміші, згідно з винаходом, кожна з порожнистих газопроникних камер забезпечена другою перфорованою газорозподільною трубою з непроникним торцем, причому непроникні торці труб розташовані з протилежних боків Газорозподільні труби в кожній газопроникній камері розташовані одна над другою Отвори на верхній та нижній газорозподільних трубах розташовані ВІДПОВІДНО на їх нижній та верхній половинах під кутом 45° На сусідніх газорозподільних трубах отвори виконані з горизонтальним зміщенням один відносно другого Крім того, кожний груповий колектор виконаний у вигляді кільця, або кільця та ПІВКІЛЬЦЯ, або двох півкілець, розташованих по периферії поперечного перетину реактору ВІДМІННОЮ особливістю запропонованого винаходу, у порівнянні з прототипом, є попарне групування перфорованих газорозподільних труб та розташування їх непроникних торців з протилежних боків, що автоматично веде до рівномірного розподілу додаткового потоку холодної реакційної суміші по довжині газопроникних камер, тому що на нерівномірність витікання суміші з однієї труби накладається протилежна нерівномірність її витікання з другої, а мінімальна відстань між паралельними газопроникними камерами, яке визначається з умови вільного просипання сукупності каталізаторних зерен певного розміру, забезпечує підвищення рівномірності і повноти змішування додаткового потоку холодної і основного потоку гарячої реакційної суміші, що зводить до мінімуму розкид температур у поперечних перетинах шару каталізатору Розташування газорозподільних труб одна над другою при їх попарному групуванні забезпечує мінімальне завалювання поперечного перетину шару каталізатору, тобто створює мінімальний гідравлічний опір основному потоку реакційної суміші при інших рівних умовах Розташування отворів на верхній та нижній газорозподільних трубах ВІДПОВІДНО на їх нижній та верхній половинах під кутом 45° обумовлює наявність у струменя, який витікає, рівновеликих різноспрямованих горизонтальної та вертикальної складових швидкості, що дозволяє охопити проце сом змішування весь навколотрубний простір Виконання отворів на сусідніх газорозподільних трубах з горизонтальним зміщенням один відносно другого розосереджує витікаючи струмені, що сприяє їх більш рівномірному та повному змішуванню з основним потоком реакційної суміші Кожний груповий колектор доцільно виконувати у вигляді кільця (або кільця та ПІВКІЛЬЦЯ, або двох півкілець, розташованих по периферії поперечного перетину реактору, що дозволяє просто вирішувати питання "живлення" труб трубних пар з протилежних боків На фігурі 1 схематично зображений реактор, поздовжній розріз, на фігурі 2 - розріз А-А на фігурі 1, на фігурі 3 - розріз Б-Б на фігурі 1, на фігурі 4 розріз В-В на фігурах 2 та З Реактор складається з корпусу 1, вузлів вводу 2 та виводу 3 реакційної суміші, вузлів завантаження 4 та вивантаження 5 каталізатору, шару каталізатору 6 з розташованими по його висоті в одній або кількох горизонтальних площинах групами паралельних порожнистих газопроникних камер 7, кожна з яких містить дві перфоровані газорозподільні труби 8 та 9 з протилежним розташуванням непроникних торців 10 та 11, причому труба 8 розташована над трубою 9, а отвори 12 та 13 виконані ВІДПОВІДНО на їх нижній та верхній половинах під кутом 45° зі зміщенням по горизонталі як між ними, так і отворами других сусідніх труб, приєднаних до групового колектору 14 з вузлом вводу 15 додаткової КІЛЬКОСТІ реакційної суміші Реактор працює наступним чином Основний потік реакційної суміші подають в реактор крізь вузол 2 вводу на шар каталізатору 6, в якому здійснюється, наприклад, екзотермічна реакція Для управління температурою процесу в одній або кількох горизонтальних площинах по його висоті крізь вузол 15 вводять додаткову КІЛЬКІСТЬ реакційної суміші, яка за допомогою групового колектору 14 роздається з протилежних боків по перфорованим газорозподільним трубам 8 та 9 і витікає крізь отвори 12 та 13 в газопроникну камеру 7, де нерівномірність витікання вздовж однієї труби автоматично компенсується протилежною нерівномірністю витікання вздовж другої і, таким чином, рівномірно розподілений по довжині газопроникних камер додатковий потік холодної реакційної суміші зліва та справа пронизує міжкамерний каталізаторний простір мінімально можливої ширини, отже і низхідний основний потік гарячої реакційної суміші Підсумком такої взаємодії є найбільш рівномірне зміщення гарячого та холодного потоків з встановленням температури, близької до балансової по всьому поперечному перетину шару каталізатору Описаний процес газорозподілення та зміщення, який при необхідності повторюється по висоті шару каталізатору кілька разів, забезпечує проведення тієї чи іншої цільової реакції в оптимальному діапазоні температур Ефективність нового технічного рішення підтверджена у ході експериментальної оцінки газорозподілу та зміщення потоків з різними температурами на прямокутному стенді зі сторонами 800х400мм, крізь який хвостовим вентилятором 58417 2,5°С/м, а в другому - хаотичний розкид темперапросмоктують повітря з навколишнього середови3 тур не перевищує 0,5°С ща КІЛЬКІСТЮ 480м /год і температурою 20°С, а в Таким чином, запропонований реактор мінімірозташовану горизонтально і по центру поздовжзує розкид температур у поперечних перетинах та, ню газопроникну камеру довжиною 800мм і максияк наслідок, збільшує вихід цільового продукту при мальною шириною 300мм крізь одну (згідно З проінших рівних умовах тотипом) та дві перфоровані газорозподільні труби з протилежним розташуванням непроникних торВикористання реактору пропонується в першу ців (згідно З винаходом) нагнітають повітря у КІЛЬчергу при створенні нових та реконструкції діючих 3 КОСТІ 60м /год з температурою 40°С В першому виробництв метанолу, наприклад таких як М-100, випадку заміри температур під газопроникною каМ-300, М-750 мерою фіксують поздовжній градієнт температур в Фіг 1 А-А Фіг. З 14 Фіг 4 Комп'ютерна верстка Т Чепелєва Підписано до друку 05 08 2003 Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна