Вертикальний реактор для каталітичних екзо-або ендотермічних реакцій, зокрема для виробництва метанола, аміаку, сінтез-газу і високомолекулярних алкоголій

Изобретение относится к вертикальному реактору для каталитических экзотермических и эндотермических реакций, позволяет облегчить монтаж и демонтаж и обеспечить равномерную статическую нагрузку подвесных труб е Реактор содержит вертикальный корпус со слоем катализатора, внутри которого установлены пакеты теплообменных трубок, крышку, днище, горизонтальные распредительные и сборные коллекторы, снабжен расположенными над или под подвесными трубами, горизонтально установленными, верхними и нижними трубами, подключенными к теплообменным трубам соответствующего пакета. 2 з.п. ф-лы, 7 ил. разрез; на фиг, 3 - средний участок реактора, поперечный разрез; на фиг.4нижний участок реактора, поперечный разрез; на фиг. 5 и 6 - нижняя зона реактора с несущим реакторную массу дном (увеличенный масштаб); на фиг. 7дно реактора. Реактор имеет цилиндрический кожух 1 для работы под давлением, к ко*торому примыкает вверху колпак 2 f a внизу - точно так же изогнутое дно 3, Через вводы 4 внутрь реактора проходят отводящие трубы 5 для разогретой среды, входящие там в две горизонталь с ные изогнутые сборные трубы 6 и 7 Обе трубы 6 и 7 расположены симметрично по отношению к поперечной центральної! плоскости Q реактора. От изогнутых сборных труб 6 и 7 отходят промежуточные трубы 8 - 1 1 , которые, например, располагаются по четыре в общей плоскости и попарно симметрично - по отношению к верти10 кальной центральний плоскости труб 6 и 7, а также с равномерным интервалом входят в подвесные трубы 13, Эти трубы проходят в горизонтальней плоскости и с.одинаковым интервалом па- ' раллельно одна другой. Вместо обеих сборных труб 6 и 7 можно предусмотреть в поперечной центральной плоскости Q единственную трубу, от которой вновь отходят проме20 жуточные трубы, аналогично промежуточным трубам 8 - 1 1 , входящим в подвесные трубы 13, Однако указанное выполнение предъявляет высокие требования к такой трубе, на которой ви- 25 сит весь пакет теплообменных труб. Поэтому предпочтительным является подразделение такой единственной трубы на две (фиг. 2) подвесные трубы 6 и 7, которые расположены симметрич- 30 но по отношению к центральной плоскости Q и проходят через центр половин труб 5, т.е., например, проходят в центре над половинными длинами труб А, А' и А" (фиг. 2 ) . 35 При этом промежуточные трубы 8 - 1 1 входят в эти трубы в нижней и средней областях сборных труб 6 и 7. В нижнюю область верхних подвесных труб П входят концы 14 и 15 теплообменных труб 16 и 17. При этом концы 14 и 15 (фиг. 1) имеют выпуклость наружу, за счет чего может достигаться предпочтительное соединение труб 16 и 17 с подвесными труба- 45 ми 13. Трубы 16 и 17, обозначаемые в качестве основных подвесных теплообменных труб, с одной стороны расположены с интервалом, а с другой стороны в продольном направлении под50 весных труб они с интервалом Ъ соединены с этими трубами. Между верхним участком труб 16 и 17, расположенных рядом одна с другой с интервалом О , проходят сразу под боковой выпуклостью верхние трубы 18, на которых висят с интервалом b теплообменные трубы 19, проходящие параллельно трубам 16 и 17 так, что (фиг.З) R горизонтальном поперечном сечении центрального участка реактора образовано замкнутое поле параллельных вертикальных теплообменных труб 16, 17 и 18, имеющик одинаковое расстояние одна от другой, между которыми находится каталияаторная масса. Нижние концы 20 и 21 подвесных теплообменных труб 16 и 17 входят в нижние подвесные трубы 22, имеющие такое же расположение, как и верхние подвесные трубы 13. Концы 20 и 21 подвесных теплообменных труб 16 выполнены при этом такими же, как и верхние концы 14 и 15 указанных труб. Между расположенными рядом одна с другой с интервалом а трубами 20 и 21 предусмотрена нижняя труба 23, в которую входят нижние концы теплообменных труб 19. Вместо боковых выпуклостей верхних и нижних концов труб 16 и 17 названные концы могут также входить в подвесные трубы 13 и 22 через развилки. Нижние подвесные трубы 22, проходящие параллельно верхним подвесным трубам 13, имеют на нижней стороне установочные надставки 24, соосные одна другой в поперечном направлении труб 22 и расположенные по нескольку штук по длине каждой подвесной трубы 22, Между соседними соосными одна другой надставками 24 расположены оси 25, на которых рядом друг с другом закреплены элементы 26, которые группами (в изображенном примере по четыре) образуют участок 27 дна катализатора, причем этот участок в поднятом рабочем положении (на фиг. 5 и 6 показано жирной линией) находится в плоскости е. Элементы 26 участков 27, образующих дно катализатора, являются газопроницаемыми. Соответственно наружные элементы 26 участка 27 прилегают в поднятом положении участков к трубам 22. Каталиэаторная масса лежит на участках 27, образующих сверху квадрат с длиной кромки, несколько меньшей интервала а . Соседняя с осью 25 задняя сторона 28 имеет уступ 29, а удаленная от оси 25 передняя сторона 30 каждого элемента 26 выполнена с выступом 31 в виде носика. Выполнение и расположение выступа 31 и уступа 29 осуществлено таким образом, что в поднятом рабочем положении участков 27 послед y 6 15 19524 ниє чя счет нхождения один н другой представляет in себя тип коромысла. соседних РЫСтупоп и угтупоз удержиПри вращении вала 42, например, проваются в их положении. Если этот тив часовой стрелки сначала освобожучасток освобождается и поворачиваетдается правый участок 27. При далься вниз, то сначала выходят из зацепнейшем вращении становится свободным ления выступ и уступ участка, соседтакже левый участок дна 27. Если него с этим первым участком, так что участки дна 27 чаклинивают, например, вследствие спекания катализаторной этот участок поворачивается вниз межj0 массы, то соответствующие краевые обДУ трубами 22 и это совершают все осласти опорных корпусов 43 наталкиватальные участкиt оси которых соосны ваются на надставки или кулачки 48 одна с другой. и 49 на нижнем конце опорных поверхНижние подвесные трубы 22 через ностей 46 и 47 элементов 26 участков промежуточные трубы 32, 33 и 34 сое27, При этом для открытия второго динены с двумя раепределительными 15 участка 27 необходимо вращение ватрубами 35 и 36, расположенными симла 42 на 90°. метрично по отношению к поперечной Область между сторонами качания 50 центральной плоскости Q и входящими и 51 : соседних один с другим в центв половины всех промежуточных труб 32, 33 и 34. Распределительные трубы JQ ре реактора участков 27 накрыта частью 52 в форме крыши, полки 53 и соединены с подводящими трубами 37, 54 которой согласованы с передними которые соответственно направляются сторонами 50 и 51 элементов 26, через ввод 38 дна 3 реактора. Этот реактор имеет выходной штуцер 39 для Для осуществления эндотермической притекающей в направлении стрелки К 25 .реакции теплообменные трубы 16 и 17 среды, входящей через штуцер 40 колнагружаются обогревающей средой, сборпак а 2 в направлении стрелки S в реные и распределительные трубы 5 и 6 актор. соответственно и трубы 35 и 36 соедиПакет теплообменных труб, состояняются соответствующими подводящими щий из труб 16 - 19, охвачен фарту30 и отводящими трубопроводами. ком 41, Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я На фиг. 7 изображен средний участок нижней области реактора, содер1. Вертикальный реактор для катажащей дно катализатора, как это предпочтительно может выполняться при литических экзо-или эндотермических 35 использовании описанных поворотных реакции, в частности для производстучастков дна 27. Параллельно отдельва метанола, аммиака, синтез-газа и ным осям 25 в вертикальной центральвысокомолекулярных алкоголен, содерной плоскости реактора через все пожащий вертикальный корпус со слоем перечное сечение реактора проходит 40 катализатора, в котором параллельногоризонтальный сквозной вал 42, копродольной оси установлены пакеты торый может вращаться с помощью неитеплообменных трубок, несущее слой зображенных средств и, по меньшей мекатализатора газопроницаемое дно, ре, с интервалом между собой отделькрышку, днище, подводящие и отводящие ных участков дна 27 несет опорные JC трубы соответственно для охлаждаюкорпуса 43, соединенные неподвижно щей и нагревающей сред, входящие в по вращении с валом 42. Эти опорные горизонтально расположечные распредекорпуса имеют расположенные симметричлительные и сборные коллекторы, подно к вертикальной центральной оси ваводящие и отводящие трубопроводы для ла 42 и центральной плоскости реактореакционного газа, причем верхние и 5 0 ра две опорные поверхности 44 и 45, нижние концы теплообменных труб кажна которые опираются опорные поверхдого пакета соответственно соединены ности 46 и 47 обращенных один к друс расположенными под сборными распрегому элементов 26 средних участков делительными коллекторами и над ними дна 27, причем расположение участков параллельными одна другой горизонтальвыполнено так, что эти участки могут ными подвесными трубами, которые поповорачиваться по обеим сторонам плос~ средством промежуточных труб соединекости W в противопоножном направлены с расположенными сборными или раснии. Вал 42 с опорными поверхностями пределительными коллекторами, о т 15 а 5 7 4 р весными труб.іми теплообменник трубы л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью каждого пакета попарно подключены к облегчения монтажа и демонтажа и обесподвесным трубам и в ме \ и Фиг. 1519524 /9 fe 22, 17 -27 Фиг. 5 Фиг.6 & Составитель Н.Кацовская редактор М.Петрова Техред М.Ходанич Корректор М.Максимишинец Заказ 6615/59 Тираж 486 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101