Реактор для каталитического дегидрирования углеводородов

 

Изобретение относится к устройствам для каталитического дегидрирования углеводородов, в частности к реакторам радиального типа, и может быть использовано в химической и нефтехимической промышленности. Задача изобретения - повышение эффективности работы реактора за счет равномерного распределения потока реакционной смеси. Предложен реактор для каталитического дегидрирования углеводородов, содержащий цилиндрический корпус, коаксиально установленную кольцевую корзину с катализатором, выполненную из внутреннего и внешнего перфорированных цилиндров, и обтекатель в виде конусообразного тела вращения, расположенный во внутреннем перфорированном цилиндре. Используемое тело вращения состоит по высоте из трех частей: у основания - цилиндрической, высота которой составляет 0,02-0,25 L, при вершине - полусферической, высота которой составляет 0,005-0,05 L, и средней, для которой: где R_т - радиус текущего сечения средней части тела вращения; R_вн - радиус внутреннего перфорированного цилиндра; h - расстояние от вершины тела вращения до его текущего сечения; L - высота тела вращения. Площадь поперечного сечения корзины с катализатором составляет 0,5-6 площадей поперечного сечения внутреннего перфорированного цилиндра. Площадь поперечного сечения пространства между корпусом и внешним перфорированным цилиндром составляет 1-5 площадей поперечного сечения внутреннего перфорированного цилиндра. Площадь свободного сечения перфорации внутреннего цилиндра составляет 1-20 площадей его поперечного сечения. Площадь свободного сечения перфорации внешнего цилиндра составляет 0,5-6 площади свободного сечения перфорации внутреннего цилиндра. Использование данного реактора позволяет повысить эффективность процесса каталитического дегидрирования и улучшить качество конечного продукта. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к устройствам для каталитического дегидрирования углеводородов, в частности к реакторам радиального типа, и может быть использовано в химической и нефтехимической промышленности при дегидрировании этилбензола в стирол, изоамиленов в изопрен, бутиленов в бутадиен и т.д.

Известен реактор аксиального типа для получения стирола, состоящий из цилиндрического корпуса, заполненного слоем неподвижного крупнозернистого катализатора. (Н.Н.Лебедев "Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза". Химия, 1975 г., стр. 575). Известный реактор имеет большую высоту слоя катализатора и, соответственно, большой перепад давления на слое (гидравлическое сопротивление), что приводит к низким показателям дегидрирования. Кроме того, создание производств большой мощности на базе реакторов аксиального типа встречает значительные трудности из-за их относительно малой производительности.

Наиболее близким к предлагаемому реактору и лишенным указанных недостатков является реактор радиального типа для каталитического дегидрирования углеводородов, содержащий цилиндрический корпус, коаксиально установленную кольцевую корзину с катализатором, выполненную из внутреннего и внешнего перфорированных цилиндров, внутри которой соосно размещен обтекатель в виде тела вращения (RU 2154523 Cl, 20.08.2000 г.). Однако недостаток этого реактора заключен в том, что его конструкция не обеспечивает равномерного распределения потока реакционной смеси по всему объему катализатора, что снижает эффективность процесса и ухудшает качество конечных продуктов.

Задача изобретения - повышение эффективности работы реактора за счет равномерного распределения потока реакционной смеси.

Предлагается реактор для каталитического дегидрирования углеводородов, содержащий цилиндрический корпус, коаксиально установленную кольцевую корзину с катализатором, выполненную из внутреннего и внешнего перфорированных цилиндров и обтекатель в виде конусообразного тела вращения, расположенный во внутреннем перфорированном цилиндре. Используемое тело вращения состоит по высоте из трех частей: у основания цилиндрической, высота которой составляет 0,02-0,25 L, при вершине - полусферической, высота которой составляет 0,005-0,05 L, и средней, для которой: где R_т - радиус текущего сечения средней части тела вращения; R_вн - радиус внутреннего перфорированного цилиндра; h - расстояние от вершины тела вращения до его текущего сечения; L - высота тела вращения.

В предлагаемом реакторе: - площадь поперечного сечения корзины с катализатором составляет 0,5-6 площадей поперечного сечения внутреннего перфорированного цилиндра; - площадь поперечного сечения пространства между корпусом и внешним перфорированным цилиндром составляет 1-5 площадей поперечного сечения внутреннего перфорированного цилиндра; - площадь свободного сечения перфорации внутреннего цилиндра составляет 1-20 площадей его поперечного сечения; - площадь свободного сечения перфорации внешнего цилиндра составляет 0,5-6 площади свободного сечения перфорации внутреннего цилиндра.

На чертеже представлена схема предлагаемого реактора для каталитического дегидрирования углеводородов. Реактор содержит цилиндрический корпус 1, внутри которого коаксиально расположен внешний 2 и внутренний 3 перфорированные цилиндры, образующие корзину, в которой заключен слой катализатора 4. Обтекатель 5 в виде тела вращения расположен во внутреннем перфорированном цилиндре 3. Обтекатель содержит цилиндрическую часть "а", полусферу "в" и между ними среднюю часть "с" с изменяющейся по высоте геометрией внешней поверхности. Средняя часть "с" может быть выполнена, например, в виде набора усеченных конусов (см. чертеж).

Реакционная смесь через штуцер 6 поступает во внутренний цилиндр 3, обтекает обтекатель 5, проходит последовательно отверстия перфорированного цилиндра 3, слой катализатора 4, отверстия перфорированного цилиндра 2 и через штуцер 7 покидает реактор.

Предлагаемая форма обтекателя обеспечивает в реакторах каталитического дегидрирования углеводородов равномерное распределение потока реакционной смеси по всему объему катализатора, загруженного в кольцевую корзину.

Использование предлагаемого реактора для каталитического дегидрирования позволяет повысить эффективность процесса каталитического дегидрирования этилбензола в стирол и улучшить качество конечного продукта.

Формула изобретения

1. Реактор для каталитического дегидрирования углеводородов, содержащий цилиндрический корпус, коаксиально установленную кольцевую корзину с катализатором, выполненную из внутреннего и внешнего перфорированных цилиндров, и обтекатель в виде конусобразного тела вращения, расположенный во внутреннем перфорированном цилиндре, отличающийся тем, что используемое тело вращения состоит по высоте из трех частей: у основания - цилиндрической, высота которой составляет 0,02-0,25L, при вершине - полусферической, высота которой составляет 0,005-0,05L, и средней, для которой

где R_т - радиус текущего сечения средней части тела вращения;
R_вн - радиус внутреннего перфорированного цилиндра;
h - расстояние от вершины тела вращения до его текущего сечения;
L - высота тела вращения.

2. Реактор по п.1, отличающийся тем, что площадь поперечного сечения корзины с катализатором составляет 0,5-6 площадей поперечного сечения внутреннего перфорированного цилиндра.

3. Реактор по пп.1 и 2, отличающийся тем, что площадь поперечного сечения пространства между корпусом и внешним перфорированным цилиндром составляет 1-5 площадей поперечного сечения внутреннего перфорированного цилиндра.

4. Реактор по пп.1 - 3, отличающийся тем, что площадь свободного сечения перфорации внутреннего цилиндра составляет 1-20 площадей его поперечного сечения.

5. Реактор по пп.1 - 4, отличающийся тем, что площадь свободного сечения перфорации внешнего цилиндра составляет 0,5-6 площади свободного сечения перфорации внутреннего цилиндра.

РИСУНКИ

Рисунок 1