Реактор с кипящим слоем катализатора

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

11 11 272956

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заязлено 02.10,68 (21) 1276162j23-26 с присоединением заявки М (51) Л(. Кл.-" В 013 9 18

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (43) Опубликовано 30.06.78. Бюллетень !¹ 24 (45) Дата опубликования описания 21.06.78 (53) УДК 66.096.5 (088.8) (72) Авторы изобретения

Д. Ю. Гамбург, И. Н. Куриго, А. П. Потанин, В. П. Семенов, Л. И, Черномордик, Д. Я. Липский и Г. П. Сеченов (71) Заявитель (54) РЕАКТОР С КИПЯЩИМ СЛОЕМ КАТАЛИЗАТОРА

ГосУдаРственный комитет (23) Приор11тет

Изобретение относит я к конструкции реактора с кипящим слоем катализатора, применяемого для высокоэффективных эндотермических процессов, в частности для получения синтез-газа и водорода методом парозой конверсии метана или других углеводородов в производстве аммиака, метанола и других синтетических продуктов и в производстве водорода.

Известен реактор (печь) с кипящим слоем катализатора, имеющий цилиндрический корпус с внутренней изоляцией, внутри которого соосно с ним установлена заполненная катализатором цилиндрическая реакционная камера (рсакторная колонка). Реакционная камера окружена камерой сгорания (пламенной трубкой), состоящей из отдельных обечаек с кольцеобразпо расположенными щелями. В нижней части камеры сгорания расположены главные горелки, а на боковой поверхности— вспомогательные.

Известная конструкция реактора имеет относительно малую, приходящуюся на единицу объема катализаторного пространства тепло>бменную поверхпость, соответствующую цилиндрической поверхности реакционной камеры, у которой подогрев осуществлястся через цилиндрические стенки. Такой подогрев вынуждает увеличивать от11ошснне высоты реактора к его диаметру. При высоких отношениях высоты реактора к pro диаметру возрастаюг также скорости газа по сечени1о аппарата.

Однако увеличе11нс скорости газа допустимо только при неподвижном слое катализатора, 11

5 в условиях кипящего слоя необходимо увслншвать диаметр час1пц катализатора (эго ухудшает;сплопсрсход от стенки реактора к реакционной смеси, определяющей дальнейшее увеличение необходимой поверхности

10 теплообмена) .

Цель изобретения — интенсификация технологического процссса конверсии, а также упрощение конструкции реактора путем исключения необходимости в компенсационных

15 устройствах.

Для достижения указанной цели реакционная камера свободно размещена в кольцевом пространстве между сте1!камп корпуса и конвектнвной камеры.

20 Камера сгоран соединена с конвектпвной камерой сообщенными между собой кольцевыми зазорами, образованными стенками реакционной камеры и стенкой конвективной камеры с одной стороны и футеровкой корну25 са — с другой.

Горелочное устройство камеры сгорания и реакционная камера при1среплены к кры1н1ее реактора, а конвективная камера соединена с днищем реактора. Для утилизации тепла от30 ходящих дымовых газов внутри конвективной

272956 камеры установлены теплообменные поверхности.

Предлагаемый реактор интенсифицирует процесс паровой конверсии, а также обеспечивает необходимую скорость газов и теплоотдачу к стенке реактора тепловым излучением от нагретой футеровки и поверхности конвективной камеры, Кроме того, двойной обогрев кольцеобразной реакционной камеры снижает расстояние от поверхности нагрева до любой точки кипящего слоя катализатора, что фактически снимает его тепловое сопротивление.

На чертеже показан предлагаемый реактор, общий вид.

Реактор состоит из корпуса 1 высокого давления и съемной крышки 2, футерованных с внутренней стороны (с зазором) теплоизоляционным материалом, Крышка реактора снабжена штуцерами 3 — 6, соответственно для ввода топливного газа, для вывода дымовых газов, для вывода конвертированного газа и для вывода воздуха из зазора. Внутри штуцера 5 соосно с ним установлен трубопровод 7 для ввода исходного сырья, а внутри реактора соосно с пим размещена прикрепленная к крышке 2 кольцеобразная реакционная камера 8, верхняя часть которой футерована теплоизоляционным материалом. В нижней части реактора установлена распределительная решетка

9, на которую уложен катализатор. Трубопровод для ввода сырья проходит сквозь слой катализатора и в нижней части реакционной камеры соединяется с распределительным кольцом 10, снабженным отверстиями.

С целью компенсации температурных удлинений прикрепленная к крышке 2 реакционная камера 8 свободно размещена в кольцевом пространстве между футеровкой корпуса и копвективной камерой 11, установленной в корпусе реактора сооспо с ним и соединенной с днищем корпуса.

Природный газ с паром или другое исходное сырье вводят через трубопровод 7 в ниж5 нюю часть реакционной камеры, где газ распределяется по кольцу 10 и через отверстия в нем проникает под решетку 9, а затем — в зону катализатора. В зоне находящегося в кипящем состоянии катализатора за счет тепла, 10 подводимого дымовыми газами, происходит основной технологический процесс, например конверсия метана. Конвертированный газ выводят через штуцер 5. Часть своего тепла этот газ отдает исходному сырью, подаваемому на

15 конверсию по трубопроводу 7.

Топливный газ через штуцер 3 поступает в распределительное кольцо 12 и затем в горелки 13, где происходит его с кигание.

Дымовые газы омывают реакционную каме20 ру, отдавая свое тепло через ее стенки исходному сырью и катализатору. Затем дымовые газы поступают в конвективную камеру, где дополнительно отдают свое тепло через теплообменные поверхности 14 и 15 нагреваемым

25 средам, и выходят через штуцер 16. Для охлаждения корпуса реактора в зазор через штуцер 17 подают воздух.

Формула изобретения

Реактор с кипящим слоем катализатора, содержащий корпус, внутри которого размещены камеры сгорания, реакционная и конвективная, и съемную крышку, о т л и ч а ю35 шийся тем, что, с целью интенсификации процесса, реакционная камера размещена в кольцевом пространстве между стенками корпуса и конвективной камеры, снабженной теплообменными поверхностями.

272956

70

Заказ 1022/18 Изд. М 518 Тираж 964

НПО Государственнога комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Типография, пр. Сапунова, 2

Составитель Н. Кацовская

Редактор Е. Месропова Техред И. Михайлова Корректоры: Т. Добровольская и О. Тюрина