Контактный элемент для проведения каталитических процессов

 

Изобретение относится к химической технологии, в частности к каталитическим процессам окисления, и касается контактных элементов катализатора. Контактный элемент выполнен в виде звездочки с зубчатой нарезкой на цилиндрической трубке. При помещении контактных элементов в аппарат для проведения каталитических процессов происходит интенсивная турбулизация и полное соприкосновение реакционной среды с катализатором. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к химической технологии, в частности к каталитическим процессам окисления, и касается формы для катализатора, предназначенного для окисления О-ксилола, нафталина или их смеси во фталевый ангидрид, и может найти применение в производстве пластмасс, лакокрасочных материалов и красителей.

Известен контактный элемент в виде тонкостенных керамических колец, который имеет высоту, равную диаметру [1] К недостаткам такого контактного элемента относится малая удельная поверхность, а также высокое гидравлическое сопротивление, что ведет к образованию застойных зон.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является контактный элемент с внутренней или внешней винтовой нарезкой, который расположен внутри теплообменной трубки с образованием каналов для прохода среды [2] Однако известный контактный элемент не обеспечивает достаточно полного и равномерного соприкосновения реакционной среды с катализатором, что ведет к снижению производительности катализатора. Также не достаточно полно используется активная поверхность катализатора.

Сущность изобретения заключается в том, что в контактном элементе для проведения каталитических процессов, выполненном в виде трубки с внешней нарезкой, нарезка выполнена зубчатой с высотой зуба 0,35-0,45 от внутреннего диаметра трубки и имеющего в сечении треугольник с углом при вершине 60^о, при этом отношение внешнего диаметра контактного элемента к его внутреннему диаметру составляет 2,0-2,2, а высота 0,8-1,0 от внешнего диаметра. Количество зубьев зубчатой нарезки составляет 8.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в следующем: увеличивается селективность каталитических процессов, например, в процессе парциального окисления углеводородов на 2-4% повышается производительность катализатора на 15-30% за счет увеличения доступной поверхности катализатора; повышается степень использования активных компонентов катализатора, нанесенных на такого рода носитель, в среднем на 15-20% увеличивается на 10-15% длительность эффективной промышленной эксплуатации катализатора за счет исключения образования застойных зон в шихте контактных элементов с катализатором (организация равномерной, однородной турбулизации газового потока), а также снижение градиента температуры как по оси, так и по диаметру газового потока при осуществлении каталитических процессов с высоким тепловыделением, что приводит к существенному выравниванию условий эксплуатации катализаторов по длине и диаметру в контактных трубках промышленных реакторов; снижается расход электроэнергии при компремировании воздуха на 10-12% На чертеже представлен контактный элемент.

Он содержит цилиндрическую трубку 1 с зубчатой нарезкой 2, при этом угол при вершине зуба 3 составляет 60^о.

Контактный элемент работает следующим образом.

Контактный элемент с нанесенным на его поверхность слоем катализатора помещают в аппарат для проведения каталитических процессов. Количество контактных элементов и высота слоя засыпки определяются в каждом конкретном случае исходя из условий процесса. В результате проведения химических процессов происходит интенсивная турбулизация и полное соприкосновение реакционной среды с катализатором. Зубчатая нарезка 2 с зубьями 3 обеспечивает наиболее полную степень контакта и исключает образование застойных зон.

Например, контактные элементы с размерами: внешний диаметр D 9 мм, внутренний диаметр трубки d 4 мм, высота зуба h 1,5 мм, высота H контактного элемента 7 мм, угол при вершине зуба 60^о и со слоем катализатора ванадиево-титановой композиции Y₂O₅ TO₂ K₂O (соответственно 1:20:0,1) загружают в реактор.

На катализатор подают ксилоло-нафталино-воздушную смесь в количестве 4,65 нм³/час с содержанием 21 г нафталина и 185 г О-ксилола при температуре 385^оС. При конверсии исходного углеводорода 100%-ная селективность процесса по ФА 102% по МА 5% по 1,4 нафтохинону 0,2% по фталиду 0,1% Выход товарного ФА 94,5% Предлагаемые в формуле изобретения соотношения размеров контактного элемента являются оптимальными и выявлены в результате многочисленных экспериментов.

Оптимальность предлагаемых пределов соотношений подтверждается данными таблицы.

Формула изобретения

1. КОНТАКТНЫЙ ЭЛЕМЕНТ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ КАТАЛИТИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ, выполненный в виде трубки с внешней нарезкой, отличающийся тем, что нарезка выполнена зубчатой с высотой зуба 0,35 0,45 внутреннего диаметра трубки, при этом отношение внешнего диаметра контактного элемента к его внутреннему диаметру составляет 2,0 2,2, а высота контактного элемента составляет 0,8 - 1,0 внешнего диаметра.

2. Элемент по п. 1, отличающийся тем, что количество зубьев зубчатой нарезки составляет 8.

РИСУНКИ

Рисунок 1