Реактор для проведения контактных реакций

 

1. РЕАКТОР ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ КОНТАКТНЫХ РЕАКЦИЙ, содержащий реакционную камеру, внутри которой в трубных доскгис закреплены трубки с катализатором, и распределительные плиты, образующие с трубными досками входную и выходную камеры для теплоносителя , отличаю1цийс я тем, что,с целью интенсификации процесса теплообмена путем равномерного распределения теплоносителя, в распределительных плитах.выполнены дополнительные отверстия, сечения кЬторых во входной камере увеличиваются от входа теплоносителя, а в выходной камере уменьшаются к выходу теплоносителя. 2.Реактор по п. 1, о т ли- . чающийся тем, что отверстия имеют форму треугольника. 3.Реактор по пп. 1 и 2, о т л ичающийся тем, что трубки с (У) катализатором снабжены установленными снаружи и жестко закрепленными турбулизирхпощими вставками.

СОЮЗ СОВЕТСКИ)(° !Ц ВЮ

РЕСПУБЛИК

З(51) В 01 У 8 04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ГЗАТЕНТЪГ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

fO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ! (21) 3326320/23-.26 (22) 24.08.81 (31) P-226574 (32) 04.09.80 (33). ПНР (46) 30,11. 83. Бюл. Р 44 (72) Анджей Цыбульски, Збигнев Льэшчыньски, Анджей Станкевич, Ежи Аэртс, Роман Крупичка, Анджей Якубович и Ян Тжнадэль (ПНР) (71) Институт Хэмии Пшемыслоэй,Заклады Азотовэ Кэндзэжын", Польска Акадэяя Наук, Заклад Инжыиерии Хэмичнэй и Конструкций Апаратуры (ПНР) (53) 66.097(088.8) (56) 1. Патент Англии В 1241703, кл. В1Х, 1970 ° (54)(57) 1. РЕАКТОР ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ

КОНТАКТНЫХ РЕАКЦИЙ, содержащий реакционную камеру, внутри которой в трубных досках закреплены трубки .с

„„SU„„A катализатором, и распределительные плиты, образующие с трубными досками входную и выходную камеры R теплоI носителя, отличающийс я тем, что с целью интенсификации процесса теплообмена путем равномерного распределения теплоносителя, в распределительных плитах .выполнены дополнительные отверстия, сечения которых во входной камере увеличиваются от входа теплоносителя, а в выходной камере уменьшаются к выходу теплоносителя.

2. Реактор по и. 1, о т л и-. ч а ю шийся тем, что отверстия имеют форму треугольника.

3. Реактор по пп. 1 и 2, о т л и- Я ч а ю щ и й с я тем, что трубки с катализатором снабжены установленными снаружи и жестко закрепленными турбулизирующими вставками.

1058488

Изобретение относится к конструкции многотрубного реактора для проведения контактных реакций, особенно реакций быстрых с большим тепловым эффектом.

Известен реактор для проведения контактных реакций, содержащий реакционную камеру, внутри которой в ,трубных досках закреплены трубки с катализатором, и распределительные плиты, образующие с трубными доска- 10 ми входную и выходную камеры для теплоносителя fl), Недостаток известного реактора большие затраты. энергии на перекачивание теплоносителя. 15

Целью изобретения является интенсификация процесса теплообмена путем равномерного распределения теплоносителя. и для достижения поставленной цели в реакторе для проведения контактных реакций, содержащем реакционную камеру, внутри которой в трубных досках закреплены трубки с катализатором, и распределительные плиты, обРазУющие с трубными досками входную и вы ходную камеры для теплоносителя, в распределительных плитах выполнены дополнительные отверстия, сечения которых во входной камере увеличиваются от входа теплоносителя, а в выходной камере уменьшаются к выходу теплоносителя, Кроме того, отверстия имеют форму треугольника, а трубки с катализатором снабжены установленными снаружи и жестко закрепленными турбулиэирующими вставками.

На фиг.l представлен реактор, продольный разрез; на фиг.2 — труб- Щ ка, продольный разрез; на фиг.3 часть трубной доски; на фиг.4

9 — варианты расположения дополнительных отверстий в трубной доске; на фиг.10 — вариант выполнения реактора; на фиг.ll — трубная доска; на фиг. 12 — 15 — варианты расположения дополнительных отверстий в распределительной плитеу на фиг.16 вариант выполнения распределительной плиты.

Реактор содержит крышку 1, цилиндрический корпус 2, контактные трубки

3 и днище 4, Субстраты, в зависимости .от требований процесса, можно подводить как к крышке 1, так и к дни|цу

4. Субстраты подводят снизу через патрубок 5, а продукты отводят через патрубок б. Межтрубное пространство ограничено трубными решетками 7.

По оси реактора может находиться 66 центральная труба. Эта труба, кроме ,выполнения других, описанных дальше задач, может исполнять роль дополнительной опоры трубных решеток. На фиг .1 центральной трубы не указано.

Межтрубное пространство состоит из трех частей. "распределительной

8, реакционной 9 и сборной 10 камер, отделенных одна от другой распределительными плитами 11.

Аппарат работает следующим образом.

Теплоноситель вводится в распределительную камеру трубопроводом

12 по всему периметру или в нескольких местах по периметру в области распределительной камеры 8. Затем теплоноситель течет .через эту камеру в направлении оси реактора. Во время этого течения от основного потока ответвляются небольшие потоки теплоносителя и через отверстия в распределительной плите попадают в реакционное пространство. Эти потоки подобраны таким образом, что скорости параллельного трубкам (вдоль трубок). течения выравниваются, становясь практически равными одна другой по всему поперечному се =.ению реакционного пространства. Затем теплоноситель проходит через реакционную камеру 9 и сквозь распределительную плиту 11 попадает в сборную камеру 10, иэ которой его выводят наружу трубопроводом 13. Циркуляцию теплоносителя осуществляют при помощи насоса (не показан) . В рабочем цикле теплоносителя может также находиться: теплообменник.

Наиболее целесообразно употребление труб, имеющих ребра только на той части трубы, которая находится в реакционной камере 9. У этих труб имеются наружные ребра 14, расположенные поперек их оси. Кроме того, исполнение труб, указанное на фиг ° 2, характеризуется . тем, что диаметр поверхности цилиндра, описанного на вершинах ребер, немного меньше наруж— ного диаметра трубы на ее неоребренном участке, и трубы гладки, неоребрены на их участках, проходящих через распределительную и сборную камеры, а также через распределительные плиты. Внутри труб активная часть слоя катализатора находится на оребренном участке трубы в реакционной зоне. Отношение наружного радиуса оребреиной трубы к самому маленькому шагу трубных отверстий не должно быть больше единицы.

На фиг.3 схематически представлен участок благоприятного варианта распределительной плиты 11 (обе плиты могут быть идентичны). Контактные трубки 3 проходят через отверстия 15, имеющие одинаковые размеры на всей плите, в пределах точности изготовления. Между этими отверстиями находятся отверстия 16, имеющие сечения, растущие в направлении радиального течения теплоносителя„ в случае нижней распредели1058488 тельной плиты 11, ограничивающей распределительную камеру 8 и сечения, растущие в обратном направлении к этому течению в случае верхней распределительной плиты 11, ограничивающей сборную камеру 10 в направлении от рубашки реактора к

его оси ° Вблизи оси реактора эти отверстия могут быть столь большими, что соединяются с отверстиями 15, образуя отверстия, помещающие по несколько трубок.. Выгодными являются отверстия 16 круглого сечения, но могут применяться распределительные плиты с отверстиями любой формы (фиг. 4 - 9) .

Предлагаемый реактор содержит большее число распределительных плит, которые могут также принимать форму колец.

Другой пример выполнения реактора представлен на фиг.5. Это реактор прямоугольного сечения. Для этого решения характер течения теплоносителя принципиально такой же, как в реакторе кругового сечения. Принцип действия распределительных плит аналогичен, а трубки в реакционном . пространстве не отличаются от описанных. Распределительная плита 11 этого реактора представлена на фиг.11

Трубки и отверстия 16 располо- жены по гексагональной системе. Noгут использоваться также и другие произвольные способы расположения трубок 3 и отверстий 16 (фиг. 1214).

В реакторе с внутренним теплообменником и насосом, находящимися в центральной трубе цилиндрического реактора (фиг.1) межтрубное пространство разделено также распределительными плитами 11 на распределительную, сборную и реакционную камеры. Распределительная и сборная камеры соединены по целому периметру центральной трубы илн в Нескольких его местах с внутренней частью этой трубы, Фрагмент распределительной плиты реактора такого типа показан на фиг.15.

Предлагаемый реактор позволяет достигать достаточно интенсивного и равномерного теплообмена при параллельном к трубкам течении теплоносителя.в межтрубном пространстве, При этом наблюдается более низкий расход энергии на перекачку теплоносителя в количестве, необходимом для дости.-ения требуемой интенсивности теплообмена, по сравнению с другими из15 вестными решениями. Примененное новое решение распределительных плит более простое для изготовления, но одновременно оно обеспечивает требуемое равномерное распределение ро теплоносителя по всему реакционному пространству.

Межтрубное пространство делится на три части: распределительную камеру теплоносителя, реакционную камеру и сборную камеру теплоносителя, отделенные одна от другой распределительными плитами, обеспечивающими равномерное течение теплоносителя вдоль трубок в реакционЗО ной камере. Кроме одинаковых отверстий для трубок, в этих плитах находятся дополнительные отверстия, Существенно то, чтобы в распредели-. тельной камере в направлении перпендикулярной к трубкам скорости течения теплоносителя, начиная от впуска (впусков) теплоносителя, увеличивалось, непрерывно или ступенчато, общее сечение этих дополнительных отверстий, рассчитанное на единицу

40 поверхности распределительной плиты.

В сборной камере удельное сечение этих отверстий должно уменьшаться в направлении к выпуску (выпускам) теплоносителя.

1058486

1058488

1058488 (В

Ю 3

ВНИППИ Заказ 9609/59 Тираж 537 Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðoä,óë.Ïðoåêòíàÿ,4