Каталитический конвертор газа

 

Изобретение относится к конструкции химических реакторов для проведения газофазных каталитических процессов с утилизацией тепла продуктов реакции. Конвертор может быть использован в области очистки газовых выбросов от вредных веществ путем каталитического их дожигания с утилизацией тепла продуктов реакции для дополнительного получения водяного пара, в частности, в производстве синильной кислоты и позволяет повысить надежность и Изобретение относится к конструкции химических реакторов для проведения газофазных каталитических процессов с утилизацией тепла реакции и может быть использовано, например, в производстве аммиака, метанола для получения водорода и водородсодержащих технологических газов конверсией углеводородов, для очистки газовых выбросов от вредных веществ каталитическим их дожиганием и получения теплоносителя на основе автотермического каталитического сжигания низкокалорийных газов. безопасность эксплуатации конвертора. Конвертор газа состоит из корпуса с конической крышкой и днищем, вводными и отводными штуцерами, устройств для поддержания, выгрузки катализатора, а также распределения и смешения реагентов перед подачей в слой катализатора. Особенностью совершенствования конструкции конвертора газа, согласно данному изобретению , является то, что распределительносмесительное устройство выполнено в виде конусообразного пакета ступенчато смещенных относительно друг друга обечаек, образующих с нижним конусным ограничителем слоя катализатора катализаторную камеру с одинаковым расстоянием между нижним ограничителем катализатора и нижними торцами обечаек распределительносмесительного устройства. Выгрузное устройство выполнено за слой катализатора и имеет одноканальную течку. Корпус конвертора выполнен сочетанием двух усеченных конусов с цилиндром. 2 з.п. ф-лы, 3 ил. Целью изобретения является повышение надежности и безопасности эксплуатации . На фиг.1 приведен конвертор, общий вид; на фиг.2 - узел I на фиг.1; на фиг.З - сечение Б-Б на фиг.1. Каталитический конвертор газа включает вертикальный корпус, выполненный в верхней части в виде двух полых усеченных конусов 1, соединенных между собой встык большими основаниями, а в нижней цилиндрической части 2 - в виде цилиндра, который встык присоединен к меньшему основанию нижнего конуса конвертора. ё О сл ел сл сл N

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л В 01 J 7/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4724245/26 (22) 27.07.89 (46) 15.06,91, Бюл. N- 22 (71) Институт газа АН УССР (72) Н.Т.Мешенко, В,В.Веселов, Н.И,Вовк, В.Я.Круглянский и А.Я.Сявриков (53) 66,023 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N292372,,кл. В 01 J 8/02, 1965.

Авторское свидетельство СССР

М 1498203, кл. В 01 J 8/02, 1988. (54) КАТАЛИТИЧЕСКИЙ КОНВЕРТОР ГАЗА (57) Изобретение относится к конструкции химических реакторов для проведения газофазных каталитических процессов с утилизацией тепла продуктов реакции. Конвертор может быть использован в области очистки газовых выбросов от вредных веществ путем каталитического их дожигания с утилизацией тепла продуктов реакции для дополнительного получения водяного пара, в частности, в производстве синильной кислоты и позволяет повысить надежность и

Изобретение относится к конструкции химических реакторов для проведения газофазных каталитических процессов с утилизацией тепла реакции и может быть использовано, например, в производстве аммиака, метанола для получения водорода и водородсодержащих технологических газов конверсией углеводородов, для очистки газовых выбросов от вредных веществ каталитическим их дожиганием и получения теплоносителя на основе автотермического каталитического сжигания низкокалорийных газов.,, 5U „„1655554 А1 безопасность эксплуатации конвертора, Конвертор газа состоит из корпуса с конической крышкой и днищем, вводными и отводными штуцерами, устройств для поддержания, выгрузки катализатора, а также распределения и смешения реагентов перед подачей в слой катализатора. Особенностью совершенствования конструкции конвертора газа, согласно данному изобретению, является то, что распределительносмесительное устройство выполнено в виде конусообразного пакета ступенчато смещенных относительно друг друга обечаек, образующих с нижним конусным ограничителем слоя катализатора каталиэаторную камеру с одинаковым расстоянием между нижним ограничителем катализатора и нижними торцами обечаек распределительносмесительного устройства. Выгрузное устройство выполнено за слой катализатора и имеет одноканальную течку. Корпус конвертора выполнен сочетанием двух усечен- — а ных конусов с цилиндром. 2 з,п, ф-лы, 3 ил. Ос, Целью изобретения является повышение надежности и безопасности эксплуатации.

На фиг.1 приведен конвертор, общий вид; на фиг.2 — узел I на фиг.1; на фиг.3— сечение Б-Б на фиг.1.

Каталитический конвертор газа включает вертикальный корпус, выполненный в верхней части в виде двух полых усеченных конусов 1, соединенных между собой встык большими основаниями, а в нижней цилиндрической части 2 — в виде цилиндра, который встык присоединен к меньшему основанию нижнего конуса конвертора.

1655554

Меньшее основание верхнего конуса корпуса снабжено наружным фланцем 3, к которому присоединена коническая крышка 4 с входным штуцером 5 на вершине, Эта крышка по углу наклона стенки и диаметру основания является продолжением верхней усеченной конической части (конуса 1) корпуса.

К нижнему концу цилиндрической части

2 корпуса присоединено коническое днище

6 с боковым выходным штуцером 7. Соосно цилиндрической части 2 к нижнему усеченному концу днища 6 разъемным фланцевым соединением прикреплен цилиндрический колпак 8, Между цилиндрической частью 2 корпуса и коническим днищем 6 установлена кольцевая ленточная перегородка 9, которая по длине окружности наружного диаметра присоединена к внутренней цилиндрической части 2 корпуса. На верхнем конце конуса 1 корпус снабжен конусной перегородкой 10, расположенной усеченной вершиной корпуса с отверстием 11 вниз, образуя нижний ограничитель слоя катализатора, Между кольцевой ленточной и конусной перегородками 9. 10 установлсн пучок газоотводных теплообменных труб

12, которые своими нижними и верхними открытыми концами соответственно соедиI нены с зтими перегородками и конусной перегородкой 10. Трубы 12 на входе в верхнюю часть перекрыты решетчатыми перегородками:13, предотвращающими просыпание катализатора внутрь труб, Конусная перегородка 10 большим основанием присоединена к верхнему концу (конуса 1) корпуса. Под нижним усеченным конусом конусной перегородки 10 по центру корпуса установлено устройство для выгрузки катализатора, Оно выполнено в виде двух соединенных между собой встык большими основаниями усеченных конусов 14, образующих приемную камеру 15. Верхний конец приемной камеры 15 усеченной вершиной соединен с конусной перегородкой

10 вблизи ее усеченной вершины с выходом в полость конуса через отверстие 11. Под приемной камерой 15 соосно цилиндрической части 2 корпуса установлена провальная труба 16, которая верхним концом соединена с нижним концом приемной камеры 15, а нижний конец расположен в колпаке 8, пересекая кольцевую ленточную перегородку 9.

На нижнем конце, расположенном в колпаке 8, провальная труба 16.снабжена вертикальными прорезями 17, а выход из . нее глухо перекрыт разъемной фланцевой перегородкой 18 со штурвалом 19 и сквозным резьбовым отверстием по центру. В

55 резьбовом отверстии штурвала 19 установлена тяга 20, расположенная вдоль провальной трубы 16 с выходом верхнего конца в приемную камеру 15, в которой установлен затвор 21 с помощью боковых ушек 22 и направляющих стержней 23, свободно продетых в эти ушки и вертикально прикрепленных концами к внутренней поверхности стенок камеры 15 на ее входе и выходе, К верхнему концу тяги 20 присоединен нижний конец затвора 21.

Затвор 21 установлен с возможностью свободного перемещения вдоль приемной камеры 15, обеспечивающей открытие и закрытие отверстия 11 на усеченной вершине конусной перегородки 10 с помощью штурвала 19 и тяги 20, В нижней цилиндрической и верхней конической частях корпус снабжен патрубками 24, 25 соответственно для ввода воды в межтрубное пространство корпуса и вывода из него пароводяной смеси в сепаратор

26.

Между конической крышкой 4 и конусной перегородкой 10 соосно конусной части (конуса 1) корпуса установлено распределител ь но-смесительное устройство кон вертора с приспособлением для загрузки катализатора.

Распределительно-смесительное устройство выполнено в виде опрокинутого конусообразного пакета концентрически расположенных и по вертикали ступенчато смещенных относительно друг друга обечаек 27 с кожухом 28, образующих систему кольцевых каналов 29.

На нижнем конце между четными обечайками горизонтально установлены друг над другом с зазором 30 по две кольцевые ленточные перегородки 31, 32, Первая из них наружным диаметром присоединена к стенке одной смежно расположенной четной обечайки, а вторая — внутренним — к противоположно стоящей обечайке с зазорами 33, 34, 35 относительно стенок обечаек, к которым они не присоединены, и нижних торцов нечетных обечаек, установленных в кольцевых каналах четных над верхними кольцевыми перегородками 32.

К нижним торцам четных обечаек прикреплена коническая решетка 36, образующая верхний ограничитель слоя катализатора с наклоном стенки таким же, как и в нижнем ограничителе катализатора конусной перегородки 10.

Кольцевые каналы, образованные чет ными и нечетными обечайками, в верхне части наполовину периметра перекрыты полукольцевыми ленточными перегородками 37, диаметрально расположенными в

1655554

10

20

30

55 ! каждом смежном канале. Перегородки 37 перпендикулярно присоединены к стенкам обечаек.

Над пакетом обечаек 27 под конической крышкой 4 установлено конусное перекры- тие 38 с зазором 39 между ними. Перекрытие 38 основанием конуса встык присоединено к верхнему концу ушек 22 пакета обечаек.

Под перекрытием 38 установлена вертикальная перегородка 40, которая проходит по всей высоте перекрытия и воронки опрокинутого конуса пакета обечаек 27. Она . соединяет вершину конусного перекрытия и обечайку, расположенную в перевернутой вершине конусного пакета обечаек. Своими боками перегородка 40 присоединена к стенке перекрытия 38 и верхним торцам пакета обечаек 27, образуя на входе в кольцевые каналы 29 две приемные камеры 41, 42, каждая из которых снабжена отдельным вводным штуцером 43, 44. Концы этих штуцеров выведены наружу через коническую крышку 4 с выступами над ней и присоединены к ее стенке.

Конусообразный зазор 39 сообщен с камерой 45 для размещения катализатора, расположенной между двумя конусообразными ограничителями катализатора — перегородкой 10 и решеткой 36.

Реак гор работает следующим образом.

Реагенты в, г (например, газ, воздух) через штуцеры 43, 44 подают в приемные камеры 41 и 42. Из камер, равномерно распределяясь по сечению аппарата отдельными смежными потоками по кольцевым каналам 29, они поступают в нижнюю смесительную часть каналов, где происходит переток одного газа в межкольцевое пространство другого по зазору 35 с последующей подачей смеси реагентов в слой катализатора через зазоры 34, 30, 33 зигзагообразным путем, изменяя направление движения суммарного потока реагентов с помощью перегородок 31, 32.

В слое катализатора реагенты превращаются по реакциям с образованием целевых продуктов и выделением тепла. Тепло реакции используют, например, для получения водяного пара путем утилизации тепла отходящих продуктов реакции. Поэтому горячие продукты реакции после катализатора проходят внутри теплообменных труб 12, передают им тепло на парообраэование из воды, движущейся снизу вверх в межтрубном пространстве конической части (конуса

1) корпуса, и через коническое днище 6 по штуцеру 7 отводятся из реактора.

Для получения водяного пара используют и выделенную в сепараторе 26 воду. Воду подают в нижнюю цилиндрическую часть

2 межтрубного пространства корпуса через патрубки 24 и отводят из него пароводяную смесь в сепаратор 26 через патрубки 25, расположенные в верхней конической части (конуса 1) корпуса конвертора. Вода проходит в межтрубном пространстве корпуса, омывая пучок теплообменных труб 12 с переходными патрубками, провальную трубу

16 и приемную камеру 15, а также конусную перегородку 10, выполняющую функции нижнего ограничителя слоя катализатора.

Загрузку катализатора в катализаторную камеру 45 производят через штуцер 5 и конусообразный зазор 39 при закрытом отверстии 11 из этой камеры.

Выгрузку катализатора из камеры 45 осуществляют через отверстие 11, приемную камеру 15, провальную трубу 16, прорези 17. Для этого отсоединяют колпак 8 и с помощью штурвала 19 и тяги 20, открывают отверстие 11 перемещением затвора 21 в среднее положение приемной камеры 15, что обеспечивает свободную просыпку катализатора через разгрузочную систему и полное его удаление иэ камеры 45, Использование конвертора повысит надежность и безопасность его эксплуатации, упростит и существенно ускорит выгрузку катализатора, этого достигают за счет раэмещения распределительно-смесительного устройства над слоем катализатора и совершенствования его конструкции с учетом возможности свободной выгрузки кеталиэатора, равномерного размещения и упаковки его гранул в реакционной зоне, находящейся между верхним и нижним конусообразными ограничителями слоя — перегородкой

10 и решеткой 36.

Таким требованиям удовлетворяет конусообразное расположение обечаек в распределительно-смесительном устройстве и коническая форма нижнего ограничителя катализатора, охлаждаемого водой и снабженного одноканальным устройством для выгрузки катализатора, а также конусообразная форма верхней части корпуса конвертора, выполненная из двух соединенных между собой большими основаниями усеченных конусов, Особенностью конусообразной формы конструкции распределительно-смесительного устройства является то, что помимо основного назначения она выполняет функции верхнего ограничителя катализатора, поддерживая гранулы слоя в плотной равномерной упаковке без их вспучивания, вскипания и истирания.

Внедрение изобретения по усовершенствованной с точки зрения повышения на1655554 дежности и безопасности эксплуатации конструкции известного конвертора, например при обезвреживании промышленных газовых выбросов путем их каталитического дожигания с утилизацией тепла реакции для 5 получения технологического водяного пара, позволит облегчить задачу выгрузки катализатора и обслуживания конвертора, сократить затраты времени на вынужденные остановки конвертора для перегрузки катализатора и 10 очередного его пуска, даст возможность увеличить годовую производительность конвертора и связанную с ней выработку водяного ëàðà.

Это выгодно с точки зрения экономии топлива, затрат труда на обслуживание установки и за- 15 щиты атмосферы от загрязнения вредными веществами.

Формула изобретения

1. Каталитический конвертор газа, включающий корпус с теплообмен ными тру- 20 бами и вводными и отводными патрубками, устройства для выгрузки и поддержки катализатора, а также распределительно-смеси, тельное устройство в виде пакета обечаек с прорезями и кольцевыми и полукольцевыми 25 ленточными перегородками, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что, с целью повышения надежности и безопасности эксплуатации, корпус выполнен из соединенных большими основаниями двух усеченных конусов с ко- 30 нической крышкой и соединенного с меньшим основанием нижнего конуса цилиндра, нижнее основание которого перекрыто кольцевой ленточной перегородкой и соединено с коническим днищем, в свою очередь, 35 соединенным с цилиндрическим колпаком, а меньшее основание верхнего усечениоге конуса корпуса соединено с большим основанием установленной усеченной вершиной вниз конусной перегородкой, между которой и кольцевой ленточной перегородкой расположен пучок теплообменных труб.

2. Конвертор по п.1, отличающийся тем, что выгрузочное устройство выполнено в виде двух соединенных большими основаниями усеченных конусов, верхний конец одного из которых соединен с усеченной вершиной конусной перегородки, а под нижним концом другого установлена провальная труба, нижний конец которой расположен в колпаке и снабжен вертикальными прорезями, а внутри установлена тяга с затвором на верхнем конце.

3. Конвертор по п.1, отличающийся тем, что распределительно-смесительное устройство установлено между конусной крышкой и конусной перегородкой и выполнено в виде опрокинутого конусного пакета концентрических, ступенчато смещенных относительно одна другой обечаек, в нижней части снабженных двумя кольцевыми ленточнымии перегородками, горизонтально установленными одна над другой между четными обечайками с зазором между собой и относительно стенок и нижних торцов нечетных обечаек, причем над пакетом обеча-. .ек установлено конусное перекрытие с зазором относительно конической крышки с вертикальной перегородкой, соединяющей вершину конусного перекрытия и обечайку, расположенную в перевернутой вершине конусного пакета обечаек, с входящими штуцерами, проходящими через крышку карлуса.

1655554

Щ/2. 1

27

29

Составитель А.Телесницкий %Dc 3

Редактор Н.Сильнягина Техред М.Моргентал Корректор Н.Король

Заказ 2302. Тираж 327 Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101