SU997786A1 - Реактор синтеза аммиака - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к 6бласт1а химического машиностроени , в частности к устройствам дл  ведени  хи мических процессов, и может быть использовано в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промЕшшеннести дл  ведени  .процессов синтеза аммиака, метанола и других подобных процессов, где химическое преврацение протекает с выделением или поглощением тегша.

Известен реактор высокого давлени , состо щий из корпуса, главного, . теплообменника и. катализаторной коробки , наход щегос  внутри катализа тора, через который проход т двойные охлаждгишше трубы, конец каждой внутренней трубы, расположенный напротив входного отверсти , зсжрыт; в стен .ках каждой внутренней трубы на некотором рассто нии от входа выполнены отверсти , наружные трубы открыты на концах, противолежащих входным отверсти м внутренних труб, другие концы внешних труб закрыты til.

Така  конструкци  реактора обеспечивает удовлетворительный температурный режим в зоне химической реакции при оптимальных услови х ведени  процесса . Однако она не позвол ет поддерживать оптимальное значение температур во всей зоне химической реакции при изменении этих условий, . что ведет к снижению выхода целевого продукта.;

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству,  вл етс  реактор дл  л1Нтеза амтака, содержащий корпус, размещенные в нем теплообменник, катапизаторную

10 коробку с группами концентрически установленных трубок, внутренние из которых выполнены переменного диаметра по высоте, и коллектор дл  подвода газа. Сырье, поступающее во

15 внутренние трубки, проходит последовательно по ним и по кольцевому каналу между трубками Г2 .

Недостатком Э1ого реактора  вл етс  иизкий выход целевого продукта

20 из-за невозможности обеспечени  оптимальной температуры во всей зоне химической реакции при различных услови х ведени  процесса, так как реактор выполнен на создание оптимального

25 температурного режима по длине зоны химической реакции только лишь при номинальных значени х условий ведени  процесса. В этом реакторе невозможно осуществить изменение темпе30 ратуры на одном из участков зоны химической реакции без изменени  температуры на других участках, хот  така  необходимость возникает при и менении условий ведени  процесса. Целью изобретени   вл етс  увели ние выхода целевого продукта при ра личных услови х ведени  процесса. Поставленна  цель до тигаетс  те что в реакторе дл  синтеза аммиака, содержащем корпус, размещенные в не теплообменник, катализаторную короб ку с группами концентрических трубо внутренние из которых выполнены переменного диаметра по высоте, и коллектор дл  подвода газа, внутрен ние трубки выполнены переменной выс ты увеличивающиес  по ходу газа снизу вверх, а коллектор снабжен поперечными глухими перегородками, образующими кольцевые каналы-, к каждому из которых подключены группы трубок одинаковой длины. Выполнение наружных трубок открытыг и с обоих концов и укорочение каждой последую 1 ей концентрической трубки по .отношению к предыдущей обеспечивает образование кольцевых концентрических каналов разной длины , расположенных вдоль зоны химической реакции. Изменение скорости движени  сырь  в концентрических каналах обеспечивает регулирование интенсивности теплообмена по участкам зоны химической реакции, что дает возможность создать оптимальные значени  температур по всей зоне и увеличить выход целевого продукта. Снабжение каждой группы трубок одинаковой длины общим вводом сырь  позволит регулировать расхрд сырь , а значит, и его скорость, в кольцевы каналах независимо друг от друга. Это обеспечивает возможность независимого регулировани .интенсивности теплообмена на отдельных участках зоны химической реакции при изменени условий ведени  процесса,а следовательно , способствует увеличению выхо да целевого продукта. На чертеже изображен предлагаемый реактор, продольный разрез. Реактор дл  синтеза аммиака содер жит цилиндрический корпус 1, в котором установлены катализаторна  короб ка 2 и теплообменник 3. В слое катализатора 4, наход щегос  в коробке 2, размещены группы концентрических трубок 5-7. Наружные трубки 5, предназначенные дл  отвода тепла из сло  катализатора 4, т.е. из зоны химической реакции, открыты с обоих кцнцов . В трубках 5 концентрически размещены внутренние трубки 6 и 7 меньшег диаметра, также открытые с обоих кон цов. Причем внутренн   трубка 6 выполнена короче наружной трубки 5, а трубка .7 вьтолнена короче трубки б. наружной по отношению к ней. Трубки 5-7 образуют центральный и кольцевые каналы. Внутренние трубки б выполнены переменного диаметра. Все трубки.6 закреплены в трубной доске 8 и имеют общий ввод 9, а трубки 7 закреплены в трубной доске 10 и имеют общий ввод 11. Вводы 9 и 11 служат дл  введени  в реактор потоков сырь , управл ющих интенсивностью теплообмена между основным потоком сырь  и зоной химической реакции в слое катализатора 4. Ввод 12 предназначен дп  подачи основного потока сырь  в реакторе через межтрубное пространство теплообменника 3 , а Ввод 13 - дл  подачи дополнительного холодного сырь , мину  теплообменник 3, так называемого холодного байпаса, вывод 14 - дл  отвода готового продукта. В зоне химической реакции, благодар  разнице в длине трубок 5-7, образуютс  участки 15-17 независимого регулировани  интенсивности теплообмена . Практически число внутренних трубок и, следовательно, число кольцевых каналов может быть различным и определ етс  числом участков, на которых требуетс  осуществить независимое регулирование интенсивности.теплообмена . Реактор дл  синтеза, например, аммиака, работает следующим образом. Основной поток сырь  поступает в реактор дл  синтеза аммиака через ввод 12, движетс  сверху вниз по зазору между стенкой корпуса 1 и катализаторлой коробкой 2, затем прохожит межтрубное пространство теплообменника 3, где нагреваетс  за счет тепла продуктов реакции, смешиваетс  с потоком холодного байпаса, поступающего через ввод 13, и поступает в группы концентрических трубок 5-7. Двига сь далее по этим трубкам, сырье поступает в слой катализатора 4, где претерпевает химические превращени  , ведущие к образованию аммиака . Реакци  образовани  аммиака протекает с выделением большого количества тепла. Излишнее тепло из зоны химической реакции отводит-с  посредством теплообмена между сырьем, проход щим через группы концентрических трубок 5-7, и зоной химической реакции. Дл  этого необходимо регулировать расход холодного байпаса через ввод 13. )1зменение этого расхода влечет за собой изменение температуры сырь , поступающего в группы трубок 5-7, что в свою очередь регулирует температуру в зоне химической реакции. Однако с целью обеспечени  максимального выхода аммиака при изменении условий ведени  .

процесса, например при изменении состава сырь , активности катализатора и т.д. нeoбx6ди 40 пдддерживать оптимальную температуру на отдельных участках зоны xи iичecкoй реакции.

При изменении условий ведени  процесса измен етс  количество теп- ла, выдел юсоеес  на том или ином участке, что вызывает необходимость изменить интенсивность отвода тепла на отдельных участках зоны химической реакции.

Интенсивность теплообмена регулируют изменением расхода управл ющих потоков сырь  через кольцевые,каналы , образованные концентрическими трубками 5-7.

Например, увеличение расхода сы1рь  через кольцевс)й канал вызывает увеличение скорости движени  сырь  в нем, а следовательно, интенсифицирует теплообмен между поверхност ми , разделенными кольцевым каналом.

Изменение интенсивности теплообмена на участке 15 достигаетс  за счет изменени  расхода потока холодного байпаса через ввод 13, а на участках 16 и 17 за счет изменени  расхода управл ющих потоков, соответственно , через вводы 9 и 11. Так, изменение расхода сырь  через ввод 11 приведет к изменению теплопередачи через кольцевой канал, образованный трубками 6 и 7, а значит, к изменению интенсивности теплообмена между основным потоком сырь  в центральном канале и участком 17 зоны реакции.

На этом участке кольцевой канал южду.трубками 5 и 6 очень узок, поэтому скорость движени  сырь  через него при любом расходе велика и не оказывает существенного, вли ни  на теплообмен.

Изменение расхода управл к цего потока через ввод 9 приводит к изменению скорости движени  сырь  в кольцевом канале, образованном трубками 5 и 6. Вследствие изменени  теплопроводности этого канала измен етс  и интенсивность теплообмена на участке 16.

Благодар  тому, что внутренние трубки 6 имеют переменный диаметр, скорость движени  в кольцевых каналах измен етс  по длине зтих трубок и при неизменном расходе через вводы 9 и 11, что также вли ет на интенсивность теплообмена.

Предлагаемое устройство реактора дл  синтеза аммиака позвол ет измен ть температуру в зоне химической реакции на отдельных участках практически независимо друг от друга, что обеспечивает оптимальное значение

5 температур в зоне реакции на всем ее прот жении при различных услови х ведени  процесса, благодар  чему увеличитс  выход аммиака на 1%.

0

Claims (2)

1.Патент ФРГ 1542215, КЛ. 12 q, 4/02, 1965.

2.Патент Франции 9 2141488, КЛ. В 01.J 8/04, 1971.

Jl