Кожухотрубный каталитический реактор

Изобретение относится к технологическому оборудованию для осуществления газофазных каталитических процессов и может быть использовано в химической, нефтехимической, газоперерабатывающей и других отраслях промышленности. Кожухотрубный каталитический реактор содержит вертикальный цилиндрический корпус, в котором установлены технологические секции. Каждая из секций состоит из трубчатого кожуха, внутри которого соосно размещена реакционная труба, заполненная катализатором. Сверху на кожухе установлена крышка, а снизу – днище в форме стакана с фланцем. К нижнему концу реакционной трубы соосно присоединен патрубок, который герметично выведен наружу через осевой канал в днище. В кольцевом пространстве между кожухом и реакционной трубой установлена основная спиральная цилиндрическая пружина с переменным шагом навивки, витки которой взаимодействуют с внутренней боковой поверхностью кожуха и с наружной боковой поверхностью реакционной трубы. В кольцевом пространстве между днищем и патрубком расположена дополнительная пружина, витки которой взаимодействуют с внутренней боковой поверхностью днища и с наружной боковой поверхностью патрубка. Направление навивки основной и дополнительной пружин выбрано одинаковым, а внутренний диаметр основной пружины превышает наружный диаметр дополнительной пружины. Изобретение направлено на повышение эффективности процесса теплообмена между реакционными трубами и теплоносителем за счет обеспечения оптимального температурного режима работы катализатора при одновременном уменьшении габаритных размеров реактора. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Изобретение относится к области технологического оборудования для осуществления газофазных каталитических процессов и может быть использовано в химической, нефтехимической, газоперерабатывающей и других отраслях промышленности.

Известен кожухотрубный реактор для проведения экзотермических и эндотермических реакций [1], содержащий корпус с технологическими патрубками входа и выхода реакционной массы и теплоносителя, трубные решетки, пучок реакционных труб, заполненных катализатором, и распределительные устройства в виде труб с крышками, установленные внутри каждой реакционной трубы у ее нижнего торца, причем распределительные трубы снабжены регулируемыми крышками, расположенными под щелевыми прорезями.

Недостатки известного технического решения заключаются в трудности регулирования температуры по высоте слоя катализатора. Это особенно опасно при проведении процессов, для которых характерен локальный разогрев или охлаждение участков слоя катализатора. Отсутствие возможности регулирования теплопереноса между теплоносителем и реакционной массой в процессе изменения каталитических свойств катализатора снижает степень конверсии во времени и ухудшает качество продуктов реакции.

Известен реактор каталитических процессов с экзо- и эндотермическими эффектами [2], который состоит из вертикального цилиндрического корпуса с расположенными внутри него теплообменными элементами, выполненными из закрепленных в трубных решетках труб, вход и выход теплоносителя в которые происходит из распределительных камер, образованных трубными решетками. Теплообменные элементы выполнены в виде двух секций из труб различной длины, а вход теплоносителя в каждую из них происходит из отдельных распределительных камер. При использовании в качестве теплоносителя реакторного газа, трубная решетка общей распределительной камеры имеет дополнительную перфорацию со стороны расположения слоя катализатора.

Недостатки известного технического решения заключаются в сложности регулирования процесса теплопереноса между теплоносителем и реакционной массой, что снижает степень конверсии и качество продуктов реакции.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению по совокупности существенных признаков является кожухотрубный реактор для проведения экзотермических и эндотермических реакций [3], может быть предложен в качестве прототипа. Кожухотрубный реактор состоит из корпуса с технологическими патрубками входа и выхода реакционной массы и теплоносителя, трубных решеток и пучка реакционных труб, заполненных катализатором. Внутри каждой реакционной трубы, у ее нижнего торца, размещена распределительная труба с герметично прикрепленной крышкой. Внутри каждой распределительной трубы осесимметрично установлена дополнительная труба для подачи теплоносителя к нижней части распределительной трубы. Нижние концы дополнительных и распределительных труб гидравлически связаны соответственно с входным и выходным коллекторами, которые, в свою очередь, присоединены к подводящему и отводящему трубопроводам.

Недостатки известного технического решения заключаются в сложности регулирования процесса теплообмена между теплоносителем и реакционными трубами, что негативно влияет на степень конверсии и качество продуктов реакции, а также в значительных габаритных размерах известного кожухотрубного реактора.

Задачей изобретения является получение технического результата, который выражается в возможности повышения эффективности процесса теплообмена между реакционными трубами и теплоносителем для обеспечения оптимального температурного режима работы катализатора при одновременном существенном уменьшении габаритных размеров кожухотрубного каталитического реактора.

Задача решается и технический результат достигается за счет того, что в кожухотрубном каталитическом реакторе, содержащем вертикальный цилиндрический корпус с размещенными внутри трубными решетками и соосно установленными в нем технологическими секциями, каждая из которых включает реакционную трубу, заполненную внутри катализатором, и осесимметрично размещенный относительно нее трубчатый кожух с крышкой и с входным и выходным коллекторами, каждая технологическая секция снабжена основной и дополнительной спиральными цилиндрическими пружинами, шайбой, днищем, колпаком и патрубком, причем трубчатый кожух размещен снаружи реакционной трубы, днище присоединено к нижнему концу трубчатого кожуха и выполнено в виде стакана с фланцем, а к нижнему концу реакционной трубы соосно присоединены шайба и патрубок, наружный диаметр которого меньше наружного диаметра реакционной трубы, при этом основная и дополнительная пружины выполнены с одинаковым направлением навивки, наружный диаметр дополнительной пружины меньше внутреннего диаметра основной пружины, а в днище выполнены осевой и боковой тангенциальный каналы, причем основная пружина установлена в кольцевом пространстве между трубчатым кожухом и реакционной трубой с возможностью взаимодействия витками соответственно с их внутренней и наружной боковыми поверхностями, верхним концом - с крышкой, а нижним концом - с фланцем, при этом дополнительная пружина размещена в кольцевом пространстве между днищем и патрубком с возможностью взаимодействия витками соответственно с их внутренней и наружной боковыми поверхностями, верхним концом - с шайбой, а нижним концом - с днищем, причем внутреннее пространство трубчатого кожуха посредством бокового тангенциального канала в днище гидравлически связано с входным коллектором, а патрубок установлен в осевом канале днища и гидравлически связан с выходным коллектором, при этом колпак выполнен со сквозными радиальными каналами и размещен на верхнем конце реакционной трубы, а верхний конец основной пружины размещен выше колпака, причем основная пружина выполнена с переменным шагом навивки. В частном случае, основная пружина может быть составлена из нескольких последовательно и соосно установленных секций, каждая из которых выполнена с различным постоянным шагом. В другом частном случае, витки основной и дополнительной пружин в поперечном сечении могут иметь различную форму, например прямоугольника, круга, овала и др.

Конструкция кожухотрубного каталитического реактора поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид реактора в разрезе; на фиг. 2 - сечение по А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - общий вид технологической секции в разрезе; на фиг. 4 - сечение по Б-Б на фиг. 3; фиг. 5 - общий вид сборки (батареи) из шести реакторов; на фиг. 6 - вид В на фиг. 5.

Кожухотрубный каталитический реактор (фиг. 1 и 2) состоит из вертикального цилиндрического корпуса 1, внутри которого установлены технологические секции 2. Каждая технологическая секция 2 гидравлически связана с входным 3 и выходным 4 коллекторами. Входной коллектор 3 служит для равномерного распределения реакционного газа по технологическим секциям 2, а выходной коллектор 4 - для вывода продуктов реакции из технологических секций 2. Входной 3 и выходной 4 коллекторы присоединяются соответственно к подводящему 5 и отводящему 6 трубопроводам.

Технологические секции 2 посредством трубных решеток (на чертежах не показаны) компактно размещены внутри корпуса 1. Предпочтительным следует считать вариант, при котором в корпусе 1 вокруг соосных входного 3 и выходного 4 коллекторов установлены шесть технологических секций 2, равномерно размещенных по концентрической окружности. Во внутреннем пространстве между корпусом 1 и технологическими секциями 2 находится теплоизолирующий материал 7.

Каждая технологическая секция 2 (фиг. 3 и 4) состоит из трубчатого кожуха 8 с верхним и нижним присоединительными фланцами, внутри которого соосно размещена реакционная труба 9. Сверху к кожуху 8 присоединена крышка 10, а снизу - днище 11, имеющее форму стакана с фланцем 12. В днище 11 выполнены осевой и боковой тангенциальный каналы. Посредством последнего внутренняя полость кожуха 8 гидравлически связана с входным коллектором 3.

Нижний конец реакционной трубы 9 заканчивается шайбой 13, к которой снизу соосно присоединен патрубок 14. Наружный диаметр патрубка 14 меньше наружного диаметра реакционной трубы 9. Патрубок 14 герметично выведен наружу через осевой канал в днище 11 и гидравлически связан с выходным коллектором 4. На верхнем конце реакционной трубы 9 размещен цилиндрический колпак 15, в боковой стенке которого имеются радиальные сквозные каналы 16.

Внутри реакционной трубы 9 установлена опорная решетка 17. Внутренний канал реакционной трубы 9, расположенный над опорной решеткой 17, заполнен гранулированным катализатором 18.

В кольцевом пространстве между кожухом 8 и реакционной трубой 9 установлена основная спиральная цилиндрическая пружина 19, выполненная с переменным шагом навивки, который изменяется по ее высоте. Упрощенный вариант изготовления основной пружины 19 предусматривает возможность ее составления из нескольких последовательно и соосно установленных секций, каждая из которых выполнена с различным постоянным шагом навивки.

Витки основной пружины 19 взаимодействуют с внутренней боковой поверхностью кожуха 8 и с наружной боковой поверхностью реакционной трубы 9. Нижний конец основной пружины 19 опирается на фланец 12, а верхний конец - взаимодействует с крышкой 10. Длина основной пружины 19 выбрана с учетом того, чтобы ее верхний конец размещался выше колпака 15.

В кольцевом пространстве между днищем 11 и патрубком 14 установлена дополнительная спиральная цилиндрическая пружина 20, которая может быть выполнена как с постоянным, так и переменным шагом навивки. Витки дополнительной пружины 20 взаимодействуют с внутренней боковой поверхностью днища 11 и с наружной боковой поверхностью патрубка 14. Нижний конец дополнительной пружины 20 взаимодействует с днищем 11, а верхний конец - с шайбой 13.

Направление навивки основной 19 и дополнительной 20 пружин выбрано одинаковым, но при этом внутренний диаметр основной пружины 19 превышает наружный диаметр дополнительной пружины 20.

В поперечном сечении витки основной 19 и дополнительной 20 пружин могут иметь различную форму, например прямоугольника, круга, овала и др.

Подробно описать принцип действия кожухотрубного каталитического реактора, состоящего из нескольких параллельно работающих технологических секций 2, допустимо на примере функционирования одной из них. Предположим, что в реакторе осуществляется процесс конверсии синтез-газа с соотношением компонентов (H2-CO2):(CO+CO2)=2,0-2,1 в синтетическую бензиновую фракцию с использованием бифункционального катализатора. В качестве последнего может быть выбран, например, цинкхроммедный цеолитсодержащий бифункциональный катализатор со структурой ZSM-5.

Согласно утвержденному технологическому регламенту, через реакционную трубу 9, внутри которой размещен катализатор, при помощи циркуляционного компрессора многократно прокачивается реакционный газ, представляющий собой смесь свежего и частично отработанного синтез-газа. Реакционный газ, который направляется в реакционную трубу 9, должен быть предварительно нагрет до температуры 360°C. Упомянутый выше катализатор эффективно работает при давлении ≥ 8,0 МПа в режиме, близком к изотермическому. Но в процессе работы рекомендуется избегать повышения температуры катализатора выше 415-420°C, так как при этом в значительной степени сокращается срок его службы. Требуемый температурный режим в слое катализатора поддерживается путем циркуляции реакционного газа с расчетной объемной скоростью, а также за счет постоянного съема избыточного тепла с наружной поверхности реакционной трубы 9. Поступающие из реакционной трубы 9 продукты реакции охлаждаются и направляются в сепаратор, где происходит отделение газообразных компонентов от жидких. Частично отработанный реакционный газ, прошедший через сепаратор, вновь возвращается на вход циркуляционного компрессора.

Однако, по мере протекания экзотермических реакций конверсии синтез-газа в синтетическую бензиновую фракцию, температура в слое катализатора может подниматься значительно выше 420°C. В практических условиях из-за этого приходится ограничивать высоту слоя катализатора в реакционной трубе 9 или составлять последнюю из нескольких укороченных секций, чередуя их с промежуточными охлаждающими узлами.

Кроме того, необходимо учитывать неравномерность разогрева различных участков реакционной трубы 9 по высоте слоя размещенного в ней катализатора. Если высота слоя катализатора в реакционной трубе 9 составляет, к примеру, 1000 мм, а температурный градиент в процессе работы катализатора находится на уровне 0,1°C/мм, то на верхней отметке интервала размещения катализатора температура не превысит 360°C, а на нижней - достигнет 460°C. По указанной причине на определенном участке реакционной трубы 9 следует предусмотреть обязательный съем избыточного тепла, при этом его интенсивность должна увеличиваться по высоте реакционной трубы 9 в направлении сверху вниз.

Съем избыточного тепла с наружной поверхности реакционной трубы 9 в рассматриваемой конструкции технологической секции 2 осуществляется преимущественно посредством активного теплообмена с потоком теплоносителя, движущегося в противоположном направлении по межвитковому пространству основной пружины 19. Последняя установлена таким образом, что шаг ее навивки плавно увеличивается по высоте реакционной трубы 9 в направлении сверху вниз. Теплоносителем в данном случае является реакционный газ, который из входного коллектора 3 через боковой тангенциальный канал в днище 11 поступает внутрь кожуха 8, где он нагревается в процессе прохождения по межвитковым пространствам дополнительной 20 и основной 19 пружин за счет отбора тепла соответственно с наружных поверхностей патрубка 14 и реакционной трубы 9. Реакционный газ, согласно технологическому регламенту, должен поступать в реакционную трубу 9 при температуре 360°C, поэтому на входе в боковой тангенциальный канал его температура (T1) в обязательном порядке должна быть ниже указанной величины (T1<360°C).

Из бокового тангенциального канала в днище 11 закрученный турбулентный поток реакционного газа с температурой T1 поступает внутрь кожуха 8 и начинает перемещаться вверх по межвитковому пространству дополнительной пружины 20, охлаждая при этом патрубок 14 и увеличивая свою температуру до T2 (T2>T1). Далее поток реакционного газа из межвиткового пространства дополнительной пружины 20 поступает в межвитковое пространство основной пружины 19 и по нему, обтекая наружную поверхность реакционной трубы 9, направляется вверх. В процессе указанного перемещения происходит эффективный теплообмен между турбулентным потоком реакционного газа и наружной поверхностью реакционной трубы 9. При этом витки основной пружины 19, взаимодействующие с наружной поверхностью реакционной трубы 9, по существу, выполняют роль ее наружного спиралевидного ребра и тем самым способствуют увеличению количества тепла, отбираемого потоком реакционного газа. Приоритетным вариантом выполнения поперечного сечения витка основной пружины 19 следует считать прямоугольную форму. В данном случае витки основной пружины 19 в максимальной степени будут способствовать передаче потоку реакционного газа избыточного тепла с наружной поверхности реакционной трубы 9.

Таким образом, площадь теплообмена между потоком реакционного газа и реакционной трубой 9 (на различных по ее высоте участках), в зависимости от обстоятельств, может быть увеличена или уменьшена путем регулирования переменного шага навивки основной пружины 19. Из-за переменного шага навивки основной пружины 19 будет также изменяться и скорость перемещения потока реакционного газа по межвитковому пространству, от которой, в свою очередь, зависит продолжительность контакта потока реакционного газа с указанным участком реакционной трубы 9 и, следовательно, количество тепла, отбираемого с данного участка. Поэтому при выполнении расчетов, необходимых для выбора переменного шага навивки основной пружины 19, следует принимать во внимание множество взаимосвязанных факторов, в той или иной степени влияющих на эффективность процесса теплообмена.

По мере подъема потока реакционного газа по межвитковому пространству основной пружины 19, за счет съема избыточного тепла с наружной поверхности реакционной трубы 9, температура реакционного газа постепенно увеличивается и на выходе из межвиткового пространства основной пружины 19 достигает значения T3 (T3>T2).

После выхода из межвиткового пространства основной пружины 19 турбулентный поток реакционного газа проходит через сквозные радиальные каналы 16, выполненные в боковой стенке колпака 15, которые в значительной степени сглаживают его турбулентность. Во внутренний канал реакционной трубы 9 реакционный газ будет поступать с температурой T3, которая в соответствии с технологическим регламентом должна составлять 360°C.

В качестве рекомендации следует отметить, что перед осуществлением в кожухотрубном реакторе, имеющем определенные конструктивные особенности (конструктивное исполнение), процесса конверсии синтез-газа в синтетическую бензиновую фракцию необходимо предварительно расчетным путем определить основные параметры теплообмена, происходящего в технологических секциях 2. Расчетные величины желательно подтвердить в практических условиях, например путем отработки упомянутого процесса на стенде, основой которого является технологическая секция 2. В случае обнаружения технологических отклонений в процессе конверсии синтез-газа, может возникнуть потребность в корректировке количества избыточного тепла, которое требуется отводить с тех или иных участков реакционной трубы 9. Возможность регулирования количества снимаемого с них избыточного тепла обеспечивается путем подбора переменного шага навивки основной пружины 19.

Предложенная конструкция кожухотрубного реактора достаточно компактна, проста в изготовлении и монтаже, удобна в регулировке и обслуживании. Для обеспечения требуемой производительности несколько кожухотрубных реакторов, работающих в параллельном режиме, могут быть с помощью трубопроводной арматуры объединены в единую сборку (батарею). В качестве примера, на фиг. 5 и 6 показана сборка (батарея), состоящая из шести кожухотрубных реакторов.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР на изобретение №1134230, МПК B01J 8/00, опубл. 15.01:1985.

2. Патент РФ на изобретение №2085279, МПК B01J 8/02, опубл. 27.07.1993.

3. Патент РФ на полезную модель №88287, МПК B01J 8/00, опубл. 10.11.2009.

1. Кожухотрубный каталитический реактор, содержащий вертикальный цилиндрический корпус с размещенными внутри трубными решетками и соосно установленными в нем технологическими секциями, каждая из которых включает реакционную трубу, заполненную внутри катализатором, и осесимметрично размещенный относительно нее трубчатый кожух с крышкой и с входным и выходным коллекторами, отличающийся тем, что каждая технологическая секция снабжена основной и дополнительной спиральными цилиндрическими пружинами, шайбой, днищем, колпаком и патрубком, причем трубчатый кожух размещен снаружи реакционной трубы, днище присоединено к нижнему концу трубчатого кожуха и выполнено в виде стакана с фланцем, а к нижнему концу реакционной трубы соосно присоединены шайба и патрубок, наружный диаметр которого меньше наружного диаметра реакционной трубы, при этом основная и дополнительная пружины выполнены с одинаковым направлением навивки, наружный диаметр дополнительной пружины меньше внутреннего диаметра основной пружины, а в днище выполнены осевой и боковой тангенциальный каналы, причем основная пружина установлена в кольцевом пространстве между трубчатым кожухом и реакционной трубой с возможностью взаимодействия витками соответственно с их внутренней и наружной боковыми поверхностями, верхним концом - с крышкой, а нижним концом - с фланцем, при этом дополнительная пружина размещена в кольцевом пространстве между днищем и патрубком с возможностью взаимодействия витками соответственно с их внутренней и наружной боковыми поверхностями, верхним концом - с шайбой, а нижним концом - с днищем, причем внутреннее пространство трубчатого кожуха посредством бокового тангенциального канала в днище гидравлически связано с входным коллектором, а патрубок установлен в осевом канале днища и гидравлически связан с выходным коллектором, при этом колпак выполнен со сквозными радиальными каналами и размещен на верхнем конце реакционной трубы, а верхний конец основной пружины размещен выше колпака, причем основная пружина выполнена с переменным шагом навивки.

2. Кожухотрубный каталитический реактор по п. 1, отличающийся тем, что основная пружина составлена из нескольких последовательно и соосно установленных секций, каждая из которых выполнена с различным постоянным шагом.

3. Кожухотрубный каталитический реактор по любому из пп. 1 или 2, отличающийся тем, что витки основной и дополнительной пружин в поперечном сечении могут иметь различную форму, например прямоугольника, круга, овала.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройству и способу загрузки каталитических труб, используемых в трубчатых реакторах-теплообменниках, которые могут быть использованы при конверсии с водяным паром природного газа или различных углеводородных фракций с целью получения синтез-газа.

Изобретение относится к способу получения метанола, включающему комбинированную конверсию газообразных реагентов в синтез-газ, синтез метанола и отбор готового продукта.

Настоящее изобретение описывает устройство и способ плотной и равномерной загрузки катализатора в кольцевое пространство байонетной трубы, применяемой в реакторе конверсии с водяным паром, причем указанное устройство прибегает к съемным спиральным элементам.

Изобретение относится к способу получения этилена путем каталитической дегидратации этанола в реакторе, состоящем из вертикального корпуса с патрубками подвода исходного сырья и отвода продуктов реакции, патрубками подвода топливно-воздушной смеси и отвода дымовых газов, трубок, заполненных инертным материалом, предпочтительно из фарфоровой плотно спеченной массы, и гранулированным катализатором, предпочтительно на основе алюмооксидных систем, для проведения эндотермической реакции, а пространство между трубками заполнено находящимся в псевдоожиженном состоянии мелкодисперсным катализатором, предпочтительно на основе оксидов меди, марганца, хрома и алюминия, для проведения экзотермической реакции полного окисления компонентов топливно-воздушной смеси.

Группа изобретений относится к неорганической химии и может быть использована для получения сероводорода с содержанием сульфанов, не превышающим 600 млн-1. Для получения сероводорода путем проведения экзотермической реакции серы с водородом при повышенных температуре и давлении обеспечивают наличие расплава (3) серы в нижней части (2) реактора (1).

Изобретение относится к каталитическому реактору с улучшенной теплопередачей и способу осуществления в этом реакторе эндотермических химических реакций в газовой фазе.

Группа изобретений относится к неорганической химии и может быть использована для получения сероводорода с содержанием сульфанов, не превышающим 600 млн-1. Для получения сероводорода путем проведения экзотермической реакции серы с водородом при повышенных температуре и давлении обеспечивают наличие расплава (3) серы в нижней части (2) реактора (1).

Изобретение относится к трубчатым установкам риформинга для превращения углеводородсодержащих исходных веществ, предпочтительно природного газа и легких жидких углеводородов, в продукт - синтез-газ.

Изобретение относится к способу получения бороновой кислоты. Способ включает реакцию 2-хлор-6-фторанизола с по меньшей мере одним алкиллитием с образованием реакционной смеси, содержащей литированное промежуточное соединение, в первом реакторе; перемещение реакционной смеси во второй реактор; непрерывное добавление бората в реакционную смесь во втором реакторе для получения бороната; и превращение бороната в бороновую кислоту.

Изобретение относится к способам и устройству измерения температурных условий внутри установки риформинга в режиме реального времени. Предложен способ мониторинга температуры трубки установки риформинга в работающем реакторе установки риформинга, в соответствии с которым измеряют длину указанной трубки, рассчитывают указанную температуру, используя указанную измеренную длину.

Изобретение относится к технологическому оборудованию для производства синтез-газа путем паровой каталитической конверсии природного газа. Устройство состоит из корпуса с горловиной, снаружи которого коаксиально размещен кожух с крышкой и с днищем в виде обечайки с фланцем для присоединения к нему снизу огневой горелки. Горловина закреплена внутри осевого канала фланца. Кожух коаксиально установлен снаружи корпуса, а охлаждающая рубашка снаружи кожуха. Коллектор для сбора продуктов конверсии имеет форму стакана, коаксиально установленного на наружной стороне крышки. Кольцевое пространство между кожухом и корпусом разделено горизонтальной перегородкой на верхнее и нижнее отделения. В верхнем отделении размещены реакционные трубы предриформинга и первичного риформинга, пневматически связанные между собой с помощью торообразного коллектора. Внутреннее пространство корпуса разделено горизонтальными перегородками на верхний, средний и нижний отсеки. Реакционные трубы вторичного риформинга установлены в верхнем отсеке. Внутренние полости верхнего и нижнего отсеков пневматически связаны между собой. В реакционных трубах предриформинга, первичного и вторичного риформинга размещен твердый гранулированный катализатор. Внутренняя полость верхнего отделения пневматически связана с внутренней полостью верхнего отсека и с патрубками для отвода дымовых газов в сборный коллектор. Последние пневматически связаны с внутренней полостью сборного коллектора, откуда дымовые газы направляются в дымовую трубу. По пути движения дымовых газов из сборного коллектора в дымовую трубу может быть предусмотрено размещение различных видов теплоиспользующего оборудования. Внутренняя полость нижнего отделения пневматически связана с реакционными трубами предриформинга и с патрубком для ввода парогазовой смеси, поступающей в него из узла смешивания природного газа и водяного пара. Внутренняя полость, образованная наружной поверхностью крышки и внутренней поверхностью стакана, пневматически связана с реакционными трубами вторичного риформинга и с патрубком для отвода продуктов конверсии. Технический результат заключается в повышении экономичности работы устройства и эффективности использования тепловой энергии отходящих газов. 1 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 пр.

Изобретение относится к загрузке каталитических труб, используемых в трубчатых реакторах, проводящих сильноэндотермические или сильноэкзотермические реакции, и применимо к реактору конверсии с водяным паром природного газа или различных углеводородных фракций с получением синтез-газа. Для плотного заполнения катализатора в реакторе обменного типа в кольцевую зону (4) между внутренней трубой (5) и внешней трубой (6) вводят гибкую съемную трубу (7), подающую основную долю необходимого расхода газа, с расположением её нижнего конца на расстоянии от поверхности образующего слоя. Твердое вещество вводят в кольцевую зону при помощи воронки. По мере заполнения кольцевой зоны гибкую трубу поднимают при помощи внешнего наматывающего устройства. Изобретение обеспечивает плотную и равномерную загрузку катализатора в кольцевое пространство байонетной трубы, причем указанное устройство является устройством пневматического типа. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл., 2 пр.

Изобретение относится к способу алкилирования изобутана в трехфазном реакторе с неподвижным слоем катализатора бутилены подают на каждый слой катализатора, а изобутан, взятый в избытке, в верхнюю часть реактора, проводят реакцию алкилирования, отделяют и возвращают на рецикл непрореагировавпшй изобутан и выводят полученный алкилбензин. Температуру и давление выбирают так, чтобы пары изобутана находились в состоянии насыщения, а дополнительное испарение жидкости в реакторе под действием тепла реакции обеспечивало изотермические условия процесса алкилирования. Жидкость стекает свободно без барботирования под действием силы тяжести при объемной скорости, составляющей не более Wmax, равного , и не менее Wmin, равного , где D - сечение слоя катализатора, м, ε - порозность слоя катализатора, εг - паросодержание в реакторе в условиях проведения реакции, ρж - плотность жидкости на входе в реактор, кг/м3, ρг - плотность паров в реакторе в условиях проведения реакции, кг/м3, - максимальная линейная скорость свободно стекающей жидкости Umax, м/с, рассчитываемая исходя из системы уравнений , ,где Н - высота слоя катализатора, м, g - ускорение свободного падения, м/с2, Δрпот - потерянный напор, Па, dp - средний диаметр частицы катализатора, м, μ - вязкость жидкости, Па/с. Минимальная линейная скорость свободно стекающей жидкости Umin, м/с равна , где Ga - критерий Галилея, определяемый по формуле: , μ - динамическая вязкость жидкости, Па/с, ρж - плотность, г/м3; dp - средний диаметр частицы катализатора, м. Технический результат: повышение стабильности процесса при сохранении высокой активности катализатора в течение длительного времени. 1 ил., 1 табл., 7 ил.

Изобретение относится к нефтехимии, газохимии, углехимии и касается синтеза Фишера-Тропша в компактном варианте. Компактный реактор включает корпус, размещенные в корпусе реакционные каналы прямоугольной формы, заполненные кобальтовым катализатором, патрубки для ввода синтез-газа в количестве, определяемом отношением числа каналов к числу патрубков ввода синтез-газа, патрубок для ввода и для вывода теплоносителя, на котором расположен регулятор давления, и узел вывода синтетических углеводородов. Активируют кобальтовый катализатор путем пропускания через него водорода. Синтетические углеводороды получают при пропускании через реакционные каналы реактора, заполненные активированным кобальтовым катализатором, синтез-газа. Через каждые 300-500 ч повышают объемную скорость синтез-газа с последующим возвратом к исходным условиям процесса. Это обеспечивает достижение производительности по высокомолекулярным углеводородам на единицу массы реактора не менее 1160г С5+/кгр/сутки при производительности катализатора синтеза Фишера-Тропша не менее 1200 кг С5+/м3кат⋅ч, конверсии CO не менее 69%. 3 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл., 4 пр.

Изобретение относится к области технологического оборудования для осуществления газофазных каталитических процессов, которые сопровождаются выделением тепловой энергии, и может быть использовано в химической, нефтехимической, газоперерабатывающей и других отраслях промышленности. Кожухотрубный каталитический реактор для проведения экзотермических процессов включает корпус с верхним и нижним основаниями в виде трубных решеток с выполненными в них соосными сквозными каналами, патрубки, вертикально установленные в каналах, реакционные трубы, заполненные катализатором, которые могут взаимодействовать своей наружной боковой поверхностью с внутренней боковой поверхностью патрубков, сырьевой и продуктовый коллекторы, выполненные в виде распределительных гребенок, гидравлически связанные соответственно с верхними и нижними концами реакционных труб, паровой барабан, размещенный выше верхнего основания с днищем и крышкой, внутренняя полость которого гидравлически связана с внутренней полостью корпуса посредством отводящего и подводящего трубопроводов, поршневый нагнетатель, выполненный в виде гидроцилиндра, внутренняя полость которого гидравлически связана с полостью корпуса, и в которой установлены поршень и нажимной шток, имеющие возможность осевого возвратно-поступательного перемещения, и линию закачки с запорным органом, присоединенную к крышке парового барабана. При этом в верхней части каждой реакционной трубы снаружи выполнен кольцевой выступ, наружный диаметр которого больше внутреннего диаметра патрубка, а наружный диаметр разъемных соединений, установленных на нижних концах труб, меньше наружного диаметра трубы. Изобретение обеспечивает упрощение и ускорение выполнение операций, связанных с работой катализатора. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к загрузке катализатора в байонетные трубы обменного реактора парового реформинга с помощью потока газа, движущегося в направлении, противоположном падению частиц. Устройство загрузки включает, по меньшей мере, одну жесткую вспомогательную трубу (7), разделенную на множество секций, располагаемых торцом друг к другу в начале загрузки, внутреннюю трубу (5), установленную внутри внешней трубы (6), центральный загрузочный бункер (1), загружающий частицы на вибрационный или ленточный конвейер, питающий вспомогательную трубу (7) через воронку (3). Через трубу (7), расположенную внутри пространства (4), вводят твердые частицы катализатора. Загрузка осуществляется путем свободного падения, пересекаемого противоточным движением газа, вводимого через внутреннюю трубу (5) для замедления падения частиц. По мере заполнения, трубу (7) поднимают посредством извлечения секций, сохраняя расстояние относительно поверхности слоя. Изобретение обеспечивает плотную и равномерную загрузку катализатора в каждой из байонетных труб обменного реактора. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к катализаторной компоновке для получения фталевого ангидрида окислением ароматических углеводородов в газовой фазе и к способу получения фталевого ангидрида. Катализаторная компоновка содержит реактор со стороной впуска газа для сырьевого газа, со стороной выпуска газа для получаемого газа, первым слоем катализатора из катализаторных тел и по меньшей мере одним вторым слоем катализатора из катализаторных тел, при этом первый слой катализатора расположен на стороне впуска газа, второй слой катализатора находится ниже по потоку от первого слоя катализатора в направлении газового потока, причём длина первого слоя катализатора в направлении потока газа меньше длины второго слоя катализатора в направлении потока газа. Первый слой катализатора имеет большую порозность по сравнению со вторым слоем катализатора. Технический результат - повышенный выход фталевого ангидрида и получение сырого фталевого ангидрида, имеющего относительно высокую чистоту. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 13 табл.

Изобретение относится к технологическому оборудованию для осуществления газофазных каталитических процессов и может быть использовано в химической, нефтехимической, газоперерабатывающей и других отраслях промышленности. Кожухотрубный каталитический реактор содержит вертикальный цилиндрический корпус, в котором установлены технологические секции. Каждая из секций состоит из трубчатого кожуха, внутри которого соосно размещена реакционная труба, заполненная катализатором. Сверху на кожухе установлена крышка, а снизу – днище в форме стакана с фланцем. К нижнему концу реакционной трубы соосно присоединен патрубок, который герметично выведен наружу через осевой канал в днище. В кольцевом пространстве между кожухом и реакционной трубой установлена основная спиральная цилиндрическая пружина с переменным шагом навивки, витки которой взаимодействуют с внутренней боковой поверхностью кожуха и с наружной боковой поверхностью реакционной трубы. В кольцевом пространстве между днищем и патрубком расположена дополнительная пружина, витки которой взаимодействуют с внутренней боковой поверхностью днища и с наружной боковой поверхностью патрубка. Направление навивки основной и дополнительной пружин выбрано одинаковым, а внутренний диаметр основной пружины превышает наружный диаметр дополнительной пружины. Изобретение направлено на повышение эффективности процесса теплообмена между реакционными трубами и теплоносителем за счет обеспечения оптимального температурного режима работы катализатора при одновременном уменьшении габаритных размеров реактора. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

Наверх