Безградиентный реактор

 

БЕЗГРАДИЕНТНЫЙ РЕАКТОР, содержащий корпус с патрубками для ввода и вывода газа, обогреваемую корзину с катализатором, расположенный под корзиной стакан с поршнем : со штоком и электромагнитный привод, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения, он снабжен размещенной в верхней части корпуса втулкой с кольцевой проточкой и винтовой прорезью на боковой поверхности. 11 13 /А (Л С о 4 00 18 Ю

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

0% (11) ЗСЮ В 01 J 8/02 г

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДелАм изОБРетений и ОтнРьп ий (21) 3569396/23-26 . (22) 28.03.83 (46) 30.08.84. Бюл. В 32 (72) В.В.Кафаров, В.Н.Писаренко, М.А.Полянский, А.Ш.Зиятдинов, А.И.Бояринов, В.Н,Калинкин, А.А.Хрущев и В.В.Кротов (71) Московский ордена Трудового

Красного Знамени химико-технологический институт им. Д. И.Менделеева (53) 66.023 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 295575, кл. В 01 J 8/00, 1968.

2. Авторское свидетельство СССР

В 144829, кл. В 01 J 8/02, 1962. (54)(57) БЕЗГРАДИЕНТНЫЙ РЕАКТОР, содержащий корпус с патрубками для ввода и вывода газа, обогреваемую корзину с катализатором, расположен1 ный под корзиной стакан с поршнем со штоком и электромагнитный привод, отличающийсятем,что,с целью расширения области применения, он снабжен размещенной в верхней части корпуса втулкой с кольцевой проточкой и винтовой прорезью на боковой поверхности.

rr 13

1110481

Изобретение относится к оборудованию научно-исследовательских и промьпппенных лабораторий изучения и подбора катализаторов, а именно к беэградиентному реактору.

Известен безградиентный реактор, содержащий цилиндрический корпус с патрубком для ввода газа, внутренний коаксиальный цилиндр с отверстиями для создания внешнего циркуляционного контура и патрубком для вывода газа, карман термопары, расположенный в стационарном слое катализатора, поршень со штоком, стеклянной камерой и электромагнитным приводом для прокачки газа сквозь слой катализатора.Ца верхнем срезе внутреннего цилиндра находится упорная втулка. Реактор уплотняется на шлифах (11.

Расположение штока поршня со стеклянной камерой и магнитной катушкой в верхней необогреваемой части реактора и ввод исходной реакционной смеси через верхний патрубок исключает возможность предварительного подогрева смеси, так как последний может вызвать перегрев магнитной катушки и выход ее из строя. Подача в реактор смеси, имеющей температуру ниже температуры в реакционной зоне, приводит к температурным градиентам, особенно при высоких рабочих давлениях и больших расходах сырья.

Использование для уплотнения шлифов не позволяет применять реак, тор для исследования процессов при давлениях выше атмосферного.

Известен безградиентный реактор, содержащий корпус с патрубками для ввода и вывода rpsa, обогреваемую корзину с катализатором, расположенный под корзиной стакан с поршнем со штоком и электромагнитный привод С23.

У

Целью изобретения является расширение области применения.

Поставленная цель достигается тем, что безградиентный реактор, со" держащий корпус с патрубками дая ввода и вывода газа, обогреваемую корзину с катализатором, расположенный под,. корзиной стакан с поршнем со штоком, и электромагнитный при-. вод, снабжен размещенной в верхней части корпуса втулкой с кольцевой проточкой и винтовой прорезью на боковой поверхности, 40 зом.

Реакционная смесь поступает в от45

55

На фиг. 1 изображен безградиентный реактор, разрез1 на фиг. 2 и 3 графики зависимости выходной концентрации от времени.

Реактор состоит из цилиндрического корпуса 1 и стакана 2, соединенных на резьбе. Внутри корпуса в верхней его части расположена втулка 3 с кольцевой прорезью 4 и проточкой 5. Снизу к втулке и здвешена корзинка 6 с катализатором 7. Внутри стакана 2 находится поршень 8 со штоком 9 и асбестовая крошка 10 для смягчения ударов поршня . Сверху на корпус болтами крепится крышка 11.

Для измерения температуры,предусмотрен карман термопары 12, вставленный в реактор через крышку и втулку.

Карман приварен к крышке. Реактор герметизируется прокладками 13 и 14., Пунктирными линиями 15 и 16 показаны границы электропечей. Снизу реактора на стакане расположена электромагнитная катушка 17 со змеевиком

18 для охлаждения катушки проточной водой. Для входа реакционной смеси служит отверстие 19, для выхода отверстие 20, Втулку 3 и прокладки 13 и 14 целесообразно выполнить из материала, имеющего коэффициент теплового расширения больший чем у материала корпуса, например при изготовлении корпуса из стали, втулку можно изготовить из бронзы, а прокладки из меди. Это даст улучшение уплотнения реактора при повышенных температурах.

Реактор работает следующим обраверстие 19 и кольцевую прорезь 4, из которой по проточке 5 проходит вокруг втулки 3, нагреваясь до нужной температуры, попадает в реакционный объем, где контактирует с катализатором 7. Выходит из реактора через отверстие 20. Контроль температуры ведется по показаниям термопары вставленной в карман термопары 12.

Перемешивание газа осуществляется поршнем 8, приводимым в возвратнопоступательное движение магнитной катушкой 17.

Испытания реактора на безградиентность по концентрации проводились методом иМпульсного ввода трассера.

Известно, что в аппарате идеального смешения логарифм выходной концент1110481 Таблица 1

Номер кривой Объем ка- Объемная ско- Давление, на граф. 2 тализатора, рость гелия, Р. атм (фиг.1 и 2) Чк, мл . Ч, мл/мин

Температура, t9 OC

120

40

400

50

800

40

120

200

400

200

800

200

25

Таблица 2

0,5

2,0

3,0

1,0

700;ь2 701 12

Температура, 698+2

-700 2 рации трассера есть линейная функция времени. Для проверки этого факта в поток инертного носителя — гелия, Результаты в виде зависимостей

О C „„

1n "» от времени t, где Ц =

М0 (Чр — Ч ) /W — время пребывания, Ч = 13 мл — геометрический свободный объем реактора; V — объем катализатора, ф — объемная скорость инертного носителя; Ne — нулевой момент кривой, отражающей зависимость выходной концентрации трассера

C@> от времени, представлены на гра фиках. Экспериментапьные данные хорошо аппроксимируются прямыми, что

Высота слоя катализатора, см

Данные, приведенные в табл . 1 и 2 и на граф. 2 и 3 показывают, что расположение поршня со штоком в обогреваемой части реактора, использование втулки с распределительным кольцом и проточками для предварительного подогрева реакционной смеси, а также г прокладок, установленных между корпусом, его крышкой и цилиндрическим стаканом, позволяют использовать реактор для изучения кинетики меж стационарных каталитических процес-, вводилось 0,25 мл трассера — водоро)да. Условия проведения экспериментов приведены в табл. 1. говорит о безградиентности реактора по концентрации. Частота перемешивания в опытах составляла 10 Гц.

Отсутствие температурных градиенЗв тов в реакторе устанавливалось при проведении в реакторе реакции гидрирования этилена на сплавном никелевом катализаторе. При этом измерялась температура в различных слоях катализатора, для чего термопара за5 креплялась в кармане на различных высоках. Результаты приведены в табл. 2. сов при давлениях до 200 атм и тем:пературах до 700 С и в условиях о безградиентности по температуре и концентрации реагентов.

Предлагаемый безградиентный реактор предназначен для лабораторного использования, а именно для проведения исследований катализаторов, определения их оптимального состава и структуры, оптимизации технологи ,ческих режимов каталитических процессов и т.д.

1110481

70 20 8040 50 60 70

Фиг. 2 d,с

° ф/ДГ бО 7И 7Ю gag g

Фиг. 3

Составитель Н,Кацовская

Редактор Т.Митейко. Техред А. Ач Корректор О.Билак

Заказ 6220/5 Тираж 532 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открыгий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4