Реактор для екзотермічного гетерогенного каталітичного синтезу

УКРАЇНА (19) UA (М) 8086 (ІЗ) СІ ОПИС ДО ПАТЕНТУ ДЕРЖАВНЕ ПАТЕНТНЕ ВІДОМСТВО НА ВИНАХІД (54) РЕАКТОР ДЛЯ ЕКЗОТЕРМІЧНОГО ГЕТЕРОГЕННОГО КАТАЛІТИЧНОГО СИНТЕЗУ 1 (20)95310048, 13.09.93 (2*) 4742701/26, SU (22)08.12.89 (31)4551/88 (32)09.12.88 (33) СН (46)26.12.95. Бюл. isfe 4 (56) Патент США № 4372920, кл. B 0 1J 8/04, 1983. (71) Аммоніа Казале С.А., СН, Умберто ЗардІ, IT (72) Умберто ЗардІ, IT, Джорджіо ПаганІ, IT (73) Аммоніа Казале С.А., СН, Умберто ЗардІ, IT (57) 1. Реактор для экзотермического гетеро генного каталитического синтеза под давле нием, в частности аммиака, метанола, включающий наружный корпус, днище, внутренний наполнительный патрон с раз мещенными внутри него тремя слоями ката лизатора, расположенными в корзинах, образованных концентрически установлен ными перфорированными цилиндрически ми стенками, средства для регулирования и передачи тепла реакции, включающие теп лообменник "газ-газ", охлаждающие коллек торы и корзины с катализатором, установленные с зазором относительно внутренней стенки, наполнительного патро на, отличающийся тем, что, по крайней мере, первая концевая корзина установлена на промежуточной корзине, которая опира ется на уплотнительное кольцо, закрепленное на внутренней стенке наполнительного патрона, при этом днища указанных двух корзин имеют вогнутость, противоположную по отношению к кривой профиля днища реактора, один из охлаждающих коллекторов размещен в первом конечном слое между наружной стенкой корзины и внутренней поверхностью наполнительного патрона, второй охлаждающий коллектор помещен в промежуточном слое внутри внутренней цилиндрической стенки, образующей корзину, а теплообменник расположен по центру по крайней мере внутри цилиндрической стенки на выходе горячего прореагировавшего газа из реактора. 2. Реактор по п.1,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что теплообменник "газ-газ" располо жен в нижнем слое, при этом средства для подачи синтез-газа и охлаждающего газа расположены вверху, а вывод прореагиро вавшего газа расположен внизу. 3. Реактор по пп.1,2, отличающийс я тем, что теплообменник "газ-газ" распо ложен в верхнем слое с коллектором охлаж дения над его наружном периметре, и в промежуточном слое с охлаждающим кол лектором внутри внутренней стенки корзи ны, при этом средства для подачи синтез-газа расположены внизу, средства для подачи газа для охлаждения и вывод прореагировавшего газа - вверху. С> оо О со о О 8086 Изобретение относится к отрасли химической технологии получения аммиака, метанола и др глзоо, а частности к реакторам дня экзотермического гетерогенного каталитического синтези аммиака, метанола и др 5 газов Известен реактор для экзотермического гетерогенного каталитического синтеза под давлением, в частности, аммиака и метанола, включающий наружный корпус, днище, 10 внутренний наполнительный патрон с размещенными внутри него тремя слоями катализатора, расположенными в корзинах, образованных концентрически установленными перфорированными цилиндрически- 15 ми стенками, средства для регулирования и передачи тепла реакции, включающие теплообменник "газ-газ", охлаждающие коллекторы и корзины с катал изатор ом , установленные с зазором относительно 20 внутренней стенки наполнительного патрона(см. патент США 7372920, В 01 J 8/04, 1984). Однако такой реактор конструктивно довольно сложен, а синтез газа требует до- 25 вольно значительных энергозатрат. Задача по упрощению конструкции реактора и снижению энергозатрат в заявляемом изобретении достигается за счет того, что по крайней мере, первая концевая кор- 30 зииа установлена на промежуточной корзине, которая опирается на уплотнительное кольцо, закрепленное на внутренней стенке наполнительного патрона, при этом днища указанных двух корзин имеют вогнутость, 35 противоположную по отношению к кривой профиля днища реактора, один из охлаждающих коллекторов размещен в первом конечном слое между наружной стенкой корзин и внутренней поверхностью напол- 40 нительного патрона, второй охлаждающий коллектор помещен в промежуточном слое внутри внутренней цилиндрической стенки, образующей корзину, а теплообменник расположен по центру, по крайней мере, внутри 45 цилиндрической сгенки на выходе горячего прореагировавшего газа из реактора, теплообменник "газ-газ" расположен в нижнем слое, при этом средстЕа для подачи синтез-газа и охлаждающего газа расположены 50 вверху, а вывод прореагировавшего газа расположен внизу, или теплообменник "газ-газ" расположен в верхнем слое с коллектором ох л ажд ен ия на е го н ар ужн ом периметре, и в промежуточном слое с охлаж- 55 дающим коллектором внутри внутренней стенки корзины, при этом средства для подачи синтезгаза расположены внизу, средства для подачи газа для охлаждения и вывод прореагировавшего газа - вверху. На фиг.1 представлен продольный разрез реактора с верхним вводом газа для синтеза и для охлаждения и нижним выводом прореагировавшего газа На фиг 2 представлен продольный разрез реактора с нижним вводом газа для синтеза и верхним вводом газа для охлаждения и выводом прореагировавшего газа. Реактор содержит наружный корпус 1; наполнительный патрон 2; слои катализатора 3,4 и 5, ограниченные наружными перфорированными цилиндрическими стенками 6, 7 и 8 и внутренними стенками 9, 10 и 11; трубопроводы 12 и 13 для подачи охлаждающих газов 14 к охлаждающим коллекторам 15 и 16, теплообменник "газ-газ" 17; два ввода 18 для охлаждающего газа; ввод 19 для синтез-газа 20; опору 21 для слоя 3, установленную в верхней части слоя 4, опору 22 для слоя 4, смонтированную на уплотнительном кольце наполнительного патрона 2, электронагревателе 23; днище 24; вывод 25 для прореагировавшего газа 26; обвод 27 для газа, входящего в реактор, причем обвод 27 одновременно является третьим вводом для охлаждающего газа; третий коллекторраспределитель 28 для охлаждающего газа; днища корзин 29, 30 и 31. Охлаждающие коллекторы 15 и 16 соответственно расположены на наружной периферии слоя 3, что соответствует верху участка со стенкой 9, и соответственно на внутренней части слоя 4 в верхней части внутренней стенки 10. Корзина для слоя 3 Опирается на опору 21, расположенную вверху слоя 4, и поэтому она независима от наполнительного патрона 2, в то время как второй слой 4 опирается с помощью опоры 22 на уплотнительное кольцо, закрепленное на внутренней стенке наполнительного патрона 2, выполненного заодно с наружным корпусом 1, таким образом, легко достигается уплотнение между вторым и третьим слоем (4 и 5). Через третий слой 5 пропущен теплообменник "газ-газ" 17. Реактор работает следующим образом. В реакторе, изображенном на фиг.1, охлаждающие газы 14 вводят через вводы 18. Затем введенные газы через трубопроводы 12 и 13 поступают на охлаждающие коллекторы 15 и 16. Один поток охлаждающего газа через трубопровод 12 и охлаждающий коллектор 15 течет наружу, в то время как друг о й п от о к ох л а ж д аю щ е го г а з а п о трубопроводу 13 и через коллектор 16 течет внутрь каталитического слоя. К каталитическим слоям газы попадают, проникая через наружные перфорированные стенки 6, 7 и 8 и внутренние стенки 9, 10 и 11. Прореагировавший газ 26 проходит через теплообмен 8086 ник "газ-газ" 17 и выходит из вывода 25 в днище 24. В реакторе, изображенном на фиг.2, газ для синтеза 20 вводят через днище 24, а прореагировавший газ 26 выводится через вывод 25; через третий ввод 27 охлаждающий газ вводят в кольцевое пространство выше первого слоя 3 катализатора, и тепло обменник "газ-газ" 17 проходит через оба слоя катализатора 4 и 3. Упрощение конструкции реактора, позволяющей пропускать газ через первые два каталитических слоя центробежно, а через третий слой - центростремительно, улучшает работу реактора и таким образом достигаются меньшие затраты. 311 14 18 Фи г. 1 8086 Упорядник Замовлення 4523 Техред М.Моргентал Коректор Л.ФІль Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, КиТв-53, Львівська пл., 8 Виробничо-видавничий комбінат "Патент", м. Ужгород, вул.ГагарІна, 101