КАТАЛИТИЧЕСКИЙ РЕАКТОР ДЛЯ ЭКЗОТЕРМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ, ПРОТЕКАЮЩИХ В ГАЗ-ТВЕРДОЙ ФАЗЕ С НЕВЫСОКОЙ РАЗНОСТЬЮ ТЕМПЕРАТУР Российский патент 2005 года по МПК B01J8/02 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к химической технологии и представляет собой устройство для каталитической реакции в газ-твердой фазе, применимое для каталитической реакции протекающего газа и процесса передачи тепла, в особенности, для реакционного процесса синтеза метилового спирта и углеводородистого соединения, а также для процесса синтеза метиламина, аммиака, метана, метилового эфира и др.

Уровень техники

В процессе каталитической реакции, протекающей в газ-твердой фазе с выделением тепла, такой как синтез метилового спирта, а также синтез метиламина, аммиака, метана, метилового эфира и др., в ходе реакционного процесса непрерывно выделяемое реакционное тепло повышает температуру слоя катализатора. В целях повышения эффективности работы реактора необходимо отводить реакционное тепло с тем, чтобы снизить температуру реакционных газов. В промышленных реакторах с целью понижения температуры реакционных газов был широко применен метод многосекционного охлаждения сырьевых газов. В таких реакторах во время охлаждения сырьевых газов вместе с понижением температуры реакционных газов снижается концентрация продукта реакции, что оказывает влияние на коэффициент синтеза.

На фиг. 1. изображен реактор с вертикально размещенными трубами, разработанный германской компанией Lurgi и применимый для синтеза метилового спирта. В корпусе под давлением Р между верхней и нижней трубными решетками H₁, H₂ размещено множество круглых в сечении труб b, внутри которых расположен катализатор К. Сырьевые газы попадают через вход 1 для газов, размещенный в верхней части, и распространяются по трубам, в которых в слое катализатора синтезируется метиловый спирт, а вода подается сбоку от труб. Реакционное тепло непрерывно переносится в кипящую воду, проходящую вне труб. Полученный пар выходит из боковой трубы, а реакционный газ выходит из башни через выпускную трубу в нижней части. Такая башня отличается маленькой разностью температуры, однако коэффициент заполнения катализатора невелик и сумма капиталовложения велика. Когда применяется адиабатический реактор для синтеза метиламина, ресурс цеолита как катализатора короток. Когда используется непрерывная передача тепла и ступенчатое охлаждение для снижения разности температуры в слое катализатора, то можно значительно повысить ресурс цеолита.

Задача данного изобретения заключается в том, чтобы на основании характеристики обратимой каталитической реакции, протекающей в газ-твердой фазе с тепловыделением, преодолеть недостатки имеющейся технологии и изготовить реактор, отличающийся низкой разностью температур слоя катализатора, высокой активностью катализатора, простотой и надежностью конструкции и удобством управления.

Сущность изобретения

Данное изобретение представляет собой каталитический реактор для экзотермических процессов, протекающих в газ-твердой фазе с невысокой разностью температур, состоящий, в основном, из корпуса Р, перегородки Н, комплекса охлаждающих труб Cb, опоры S и перфорированного листа R. Корпус Р представляет собой резервуар, находящийся под давлением. На потолке верхней части находится вход 1 для газов, а на днище нижней части - выход 2. Перегородка Н разделяет резервуар под давлением на верхнюю камеру для газов и нижнюю реакционную камеру, которая заполнена слоем катализатора К. Опора в нижней части реакционной камеры S поддерживает комплекс охлаждающих труб Cb. Перфорированный лист в нижней части R поддерживает слой катализатора К, размещенный вне комплекса охлаждающих труб в реакционной камере. Реактор отличается тем, что корпус Р делится на потолок с верхнем фланцем Р1 и цилиндр с нижнем фланцем Р2. Он герметично соединен с перегородкой Н, или перегородка Н герметично соединена с опорным кольцом корпуса Р. Комплекс охлаждающих труб Cb содержит впускную трубу а, кольцевую трубу с, или верхнюю и нижнюю кольцевые трубы с, d, охлаждающие трубы b. Охлаждающая труба b представляет собой U-образную трубу. Кольцевая труба с соединяет впускную трубу а и один конец U-образной охлаждающей трубы b, которая становится нисходящей охлаждающей трубой b_A. Другой конец U-образной трубы с верхним отверстием становится восходящей охлаждающей трубой b_B, или охлаждающая труба b состоит из нисходящей охлаждающей трубы b_A и восходящей охлаждающей трубы b_B. Верхняя кольцевая труба с соединяет впускную трубу а и нисходящие охлаждающие трубы b_A, а нижняя кольцевая труба d соединяет нисходящие охлаждающие трубы b_A и восходящие охлаждающие трубы b_B. Впускная труба а проходит через перегородку Н и герметизируется съемным уплотнительным элементом. Сырьевые газы из входа для газов в верхней части корпуса Р входят в верхнюю камеру для газов, проходят через впускную трубу а и кольцевую трубу с, затем распространяются по охлаждающим трубам b. Сырьевые газы сверху вниз перемещаются в нисходящих охлаждающих трубах, в результате чего происходит теплообмен с реакционными газами, находящимися вне охлаждающих труб b, затем перемещаются снизу вверх по восходящим охлаждающим трубам и осуществляется теплообмен с реакционными газами, размещенными вне труб. Газы доходят до верхней части восходящих охлаждающих труб и выходят из них. В слое катализатора, размещенном вне труб, газы двигаются сверху вниз и в процессе реакции осуществляется теплообмен с сырьевыми газами. Реакционные газы доходят до нижней части, проходят через перфорированный лист и выходят из реактора через выход 2, размещенный в нижней части.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления данного изобретения U-образные охлаждающие трубы b в комплексе охлаждающих труб Cb представляют собой многорядные охлаждающие трубы с одной осью и разным диаметром. В каждом ряду правые верхние концы всех U-обраэных охлаждающих труб соединены с кольцевыми трубами с и становятся нисходящими охлаждающими трубами, или левые верхние концы всех U-образных труб соединены с кольцевыми трубами с и становятся нисходящими охлаждающими трубами.

В другом предпочтительном варианте осуществления данного изобретения U-образные охлаждающие трубы b в комплексе охлаждающих труб Cb представляют собой многорядные охлаждающие трубы с одной осью и разным диаметром. В каждом ряду в одну секцию входят 2 U-образные охлаждающие трубы, имеющие разные изгибы. U-образная труба с маленьким изгибом расположена внутри U-образной трубы с большим изгибом. Левый верхний конец U-образной трубы с большим изгибом соединен с кольцевой трубой с, правый верхний конец U-образной трубы с маленьким изгибом соединен с кольцевой трубой с, или правая сторона U-образной трубы с большим изгибом представляет собой нисходящую и соединена с кольцевой трубой с, U-образная труба с маленьким изгибом - восходящую и соединена с кольцевой трубой с. Таким образом, направление движения газов во всех соседних трубах разное.

В другом варианте осуществления данного изобретения охлаждающие трубы b в комплексе охлаждающих труб Cb представляют собой многорядные охлаждающие трубы с одной осью и разным диаметром. В каждом ряду соотношение площади нисходящих и восходящих охлаждающих труб b_A, b_B составляет 0,5-3.

В одном из вариантов осуществления данного изобретения газ после выхода из реактора проходит дальнейший процесс реакции синтеза в реакторе, содержащем комплекс труб в корпусе.

В другом варианте осуществления данного изобретения реактор оборудован газораспределительным цилиндром Е и газоотводящим цилиндром F. На газораспределительном цилиндре Е и газоотводящем цилиндре F выполнены газовые поры. Газ проходит через поры газораспределительного цилиндра Е в слой катализатора и движется в нем по радиальному направлению, затем попадает в газоотводящий цилиндр F через его поры и выходит из реактора через выпускную трубу в нижней части 2.

Перечень фигур чертежей

Изобретение поясняется на основании приведенных чертежей.

На фиг.1 изображен реактор, созданный по имеющейся технологии.

На фиг 2 изображена схема башни синтеза по данному изобретению, когда в реакторе охлаждающая труба b выполнена в виде U-образной трубы.

На фиг 3 изображена схема соединения охлаждающей трубы и кольцевой трубы с.

На фиг.4 изображен реактор по данному изобретению, в котором газ перемещается по радиальному направлению в слое катализатора.

На фиг.5 изображается схема башни синтеза, когда в комплекс охлаждающих труб входят верхняя и нижняя кольцевые трубы a, d, и также восходящая и нисходящая охлаждающие трубы b_A, b_B.

На фиг.6 изображена схема внутренних элементов башни синтеза, оборудованной корпусом высокого давления.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения.

Данное изобретение представляет собой каталитический реактор для экзотермических процессов, протекающих в газ-твердой фазе с невысокой разностью температур, состоящий, в основном, из корпуса Р, перегородки Н, комплекса охлаждающих труб Cb, опоры S и перфорированного листа R. Корпус Р представляет собой резервуар, находящийся под давлением. На потолке верхней части находится вход 1 для газов, а на днище нижней части - выход, 2. Перегородка Н разделяет резервуар под давлением на верхнюю камеру для газов н нижнюю реакционную камеру, которая заполнена слоем катализатора К. Опора в нижней части реакционной камеры S поддерживает комплекс охлаждающих труб Cb. Перфорированный лист в нижней части R поддерживает слой катализатора К, размещенный вне комплекса охлаждающих труб в реакционной камере. Реактор отличается тем, что корпус Р делится на потолок с верхнем фланцем Р1 и цилиндр с нижнем фланцем Р2. Он герметично соединен с перегородкой Н, или перегородка Н герметично соединена с опорным кольцом корпуса Р. Комплекс охлаждающих труб Cb содержит впускную трубу а, кольцевую трубу с, или верхнюю и нижнюю кольцевые трубы с, d, охлаждающие трубы b. Охлаждающая труба b представляет собой U-образную трубу. Кольцевая труба с соединяет впускную трубу а и один конец U-образной охлаждающей трубы b, который становится нисходящей охлаждающей трубой b_A. Другой конец U-образной трубы с верхним отверстием становится восходящей охлаждающей трубой b_B, или охлаждающая труба b состоит из нисходящей охлаждающей трубы b_A и восходящей охлаждающей трубы b_В. Верхняя кольцевая труба с соединяет впускную трубу а и нисходящую охлаждающую трубу b_A, а нижняя кольцевая труба d соединяет нисходящую охлаждающую трубу b_A и восходящую охлаждающую трубу b_в. Впускная труба а проходит через перегородку Н и герметизируется съемным уплотнительным элементом. Сырьевые газы из входа для газов в верхней части корпуса Р входят в верхнюю камеру для газов, проходят через впускную трубу а и кольцевую трубу с, затем распространяется по охлаждающим трубам b. Сырьевые газы сверху вниз перемещаются в нисходящих охлаждающих трубах, в результате чего происходит теплообмен с реакционными газами, находящимися вне охлаждающих труб b, затем перемещаются снизу вверх по восходящим охлаждающим трубам и осуществляется теплообмен с реакционными газами, размещенными вне труб. Газы доходят до верхней части восходящих охлаждающих труб и выходят из них. В слое катализатора, размещенном вне труб, газы двигаются сверху вниз и в процессе реакции осуществляется теплообмен с сырьевыми газами. Реакционные газы доходят до нижней части, проходят через перфорированный лист и выходят из реактора через выход 2, размещенный в нижней части. В данном изобретении выпускные газы могут пройти в следующий последовательно присоединенный реактор, например в реактор, содержащий комплекс труб в корпусе, для дальнейшего процесса синтеза.

На фиг.2 изображена схема башни синтеза, когда охлаждающая труба представляет собой U-образную, а на фиг 3. изображена схема соединения охлаждающей трубы и кольцевой трубы с. На фиг.2 корпус Р представляет собой оболочку, находящуюся под внутренним давлением, которое составляет 4˜15 МПа. Корпус Р является резервуаром с верхним потолком и нижним днищем в виде цилиндра. На верхнем потолке размещается вход 1 для газов, а на нижнем днище - выход 2 реакционных газов. В верхней части резервуара находится перегородка Н, которая опирается на стенку цилиндра и герметично присоединена сваркой или гибким образом. Она разделяет резервуар на верхнюю и нижнюю части. Сырьевые газы входят в башню через вход 1 для газов, проходят через камеру для газов в верхней части и попадают по распределению в впускную трубу а каждого комплекса охлаждающих труб, затем через кольцевые трубы с проходят в U-образные охлаждающие трубы каждого комплекса охлаждающих труб b1, b2. Сырьевые газы в U-образной нисходящей охлаждающей трубе двигаются сверху вниз до U-образного изгиба, затем изменяют направление и проходят в восходящую часть охлаждающей трубы, где двигаются снизу вверх и вытекают из охлаждающей трубы. В охлаждающих трубах газы нагреваются реакционными газами, размещенными вне труб. Нагревшиеся газы проходят в слой катализатора вне труб и двигаются сверху вниз. В процессе реакции и теплообмена с сырьевыми газами газы двигаются до нижней части и выходят из башни через перфорированный лист R и выход 2. Благодаря тому, что тепло газов, проходящих реакцию в слое катализатора, поглощено U-образными охлаждающими трубами, разность температуры в слое катализатора незначительна. На фиг.3 изображена схема соединения охлаждающей трубы и кольцевой трубы с, которая показывает, что в комплексе охлаждающих труб в каждом ряду U-образных труб две U-образные трубы образуют одну секцию, при этом трубы отличаются размером изгиба, U-образная труба с маленьким изгибом расположена внутри U-образной трубы с большим изгибом. Левая часть U-образной трубы с большим изгибом представляет собой нисходящую и соединена с кольцевой трубой с, правая часть U-образной трубы с маленьким изгибом является восходящей и соединена с кольцевой трубой с. Диаметр охлаждающей трубы составляет 16˜38 мм.

На фиг.4 изображена другая конструкция согласно данному изобретению. Различие с изображенным на фиг.3 заключается в том, что во внешней стороне слоя катализатора размещается газораспределительный цилиндр Е, а в центре слоя катализатора размещается газоотводящий цилиндр F. Цилиндры Е и F представляют собой пористые цилиндры. Газы двигаются через верхнюю часть по осевому направлению в слое катализатора, после реакции проходят в пространство между газораспределительным цилиндром и корпусом Р, затем через поры на цилиндре Е газы доходят до слоя катализатора. В слое катализатора газы перемещаются снаружи вовнутрь и в процессе реакции происходит теплообмен с газами в охлаждающих трубах по разным направлениям до входа в центральный газоотводящий цилиндр F. После входа через поры в газоотводящий цилиндр F газы выходят из выхода 2 в нижней части. На фиг.4 цифрой 3 обозначен сбрасыватель катализатора. Фиг.4 изображает реактор с более высоким слоем катализатора, обеспечивающим эффективное снижение разности давления газа при входе в реактор синтеза и выходе из него.

На фиг.5 изображена схема башни синтеза, когда в комплекс охлаждающих труб входят верхняя и нижняя кольцевые трубы a, d, а также восходящая и нисходящая охлаждающие трубы b_A, b_B. Корпус Р представляет собой оболочку, находящуюся под внутренним давлением, которое составляет 2-15 МПа. Он состоит из потолка с верхним фланцем Р1 и цилиндра с нижним фланцем Р2. Потолок Р1 и цилиндр Р2, а также верхняя и нижняя камеры, разделенные перегородкой Н, уплотнены с помощью верхнего и нижнего фланцев, уплотняющих прокладок L1, L2. Они закреплены болтами M1 и М2. Перегородка Н оборудована несколькими сальниковыми элементами, предназначенными для уплотнения перегородки и впускной трубы а в комплексе охлаждающих труб Cb. Комплекс охлаждающих труб содержит верхнюю кольцевую трубу с и нижнюю кольцевую трубу d. Верхняя кольцевая труба с соединяет впускную трубу а и нисходящую охлаждающую трубу b_A, нижняя кольцевая труба d соединяет нисходящую охлаждающую трубу b_A и восходящую охлаждающую трубу b_B.

На фиг.6 изображена схема внутренних элементов башни синтеза, оборудованной корпусом высокого давления и предназначенной для синтеза аммиака под давлением 10˜32 МПа. Ро на фиг.6 представляет собой корпус башни, находящийся под высоким давлением. Корпус внутренних элементов Р включает крышку верхней газораспределительной камеры Q. Нижняя часть внутренних элементов представляет собой теплообменник Т. Как изображено на фиг 2, внутренние элементы включают в себя комплекс охлаждающих труб Cb и перегородку Н. Охлаждающая труба представляет собой U-образную трубу, показанную на фиг.3. Главный поток сырьевых газов 1 проходит через вход для газов, размещенный в верхней части внешнего корпуса, движется между внешним и внутренним корпусами сверху вниз до теплообменника Т в нижней части. Газ вне труб нагревается реакционным газом в трубах и выходит из теплообменника. Он смешивается с холодным газом побочного потока 2, подаваемым снизу, проходит в центральную трубу О и входит в газораспределительную камеру в верхней части, размещенную между крышкой Q и перегородкой Н. Потом газ проходит через трубу подвода газа а в комплекс охлаждающих труб и нагревается реакционным газом, находящимся вне труб, затем выходит из охлаждающих труб в слой катализатора, далее реакционный газ выходит из слоя катализатора в теплообменник в нижней части. После охлаждения впускным сырьевым газом он выходит из башни через выход 3 в нижней части.

В данном изобретении благодаря размещению катализатора между трубами повышается коэффициент заполнения катализатора, который достигает 75%. В известном германском реакторе метилового спирта Lurgi катализатор находится в трубах, а коэффициент заполнения катализатора составляет только 30%, причем из-за уменьшения сечения для потока газа увеличивается разность давления в реакторе. В башне Lurgi несколько тысяч труб сварены с верхней и нижней трубными решетками, что легко приводит к утечке. В данном изобретении используется U-образная труба в качестве охлаждающей трубы. Восходящая охлаждающая труба и нисходящая охлаждающая труба образованы за счет изгиба одной длинной трубы в виде U. В целях избежания утечки из мест присоединения нижних труб к охлаждающим трубам нижние кольцевые трубы не применяются, тем самым повышается надежность конструкции.

Далее изобретение поясняется на примерах практического осуществления.

Пример практического осуществления 1

Для синтеза метилового спирта под низким давлением используется башня синтеза с U-образными трубами, изображенная на фиг 2. Башня, диаметр которой составляет 2 м, а высота - 8,5 м, вмещает катализатор синтеза метилового спирта NC306 или С302 на медной основе в объеме 20 м³ для синтеза металла, площадь охлаждающих труб - 300 м², давление при синтезе - 5,0 МПа, состав впускного газа - Н₂ 76,4%, СО 10,53%, СО₃ 3,16%, Н₂O 0,02%, N₃ 4, 99%, СН₄ 4,35%, CH₂ОН 0,50%. Количество впускного газа составляет 150000 м³/ч, температура горячего места слоя катализатора - 250°С, разность температуры <10°С, продукция метилового спирта 330 т/день. Если используется германская башня Lurgi, изображаемая на фиг.1, при одинаковой производительности диаметр башни должен составить 3 м, а высота - 10 м, что приводит к увеличению капиталовложений в 2 раза.

Пример практического осуществления 2

Для синтеза метиламина используется башня синтеза с двойными кольцевыми трубами, изображенная на фиг.4. Башня, диаметр которой составляет 5 м, а высота - 9,5 м, вмещает 12 м³ цеолита, площадь охлаждающих труб - 280 м², давление при синтезе - 5 МПа, количество впускного газа - 900 Кмл/ч, в том числе СН₃ОН 300 Кмл/ч, NH₃ 600 Кмл/ч, температура горячего места слоя катализатора - 280°С, разность температуры <10°С, коэффициент инверсии метилового спирта - 97%, продукция диметиламина - 120 т/день, ресурс катализатора превышает 2 года.

После ознакомления с описанием данного изобретения специалисты в данной области могут без всякого труда осуществить изменения и усовершенствования относительно данного изобретения. Данное изобретение включает разные изменения и усовершенствования, не выходящие за рамки прилагаемой формулы изобретения.

Предложенное устройство относится к химической промышленности и используется в качестве каталитического реактора для проведения экзотермических процессов, протекающих в газ-твердой фазе с невысокой разностью температур. Корпус реактора разделен на потолок с верхним фланцем и цилиндр с нижнем фланцем, соединенный герметично с перегородкой, или перегородка герметично соединена с опорным кольцом корпуса. Комплекс охлаждающих труб содержит впускную трубу, кольцевые трубы, или верхние и нижние кольцевые трубы, охлаждающие трубы. Охлаждающие трубы представляют собой U-образные трубы. Кольцевая труба соединяет впускную трубу и один конец U-образной охлаждающей трубы, которая является нисходящей охлаждающей трубой. Другой конец U-образной трубы с верхним отверстием является восходящей охлаждающей трубой, или охлаждающая труба состоит из нисходящей охлаждающей трубы и восходящей охлаждающей трубы. Верхняя кольцевая труба соединяет впускную трубу и нисходящую охлаждающую трубу, а нижняя кольцевая труба соединяет нисходящую охлаждающую трубу и восходящую охлаждающую трубу. Впускная труба проходит через перегородку и герметизируется съемным уплотнительным элементом. Сырьевые газы из входа для газов в верхней части корпуса входят в верхнюю камеру, проходят через впускную трубу и кольцевую трубу, затем распространяются по охлаждающим трубам. Сырьевые газы сверху вниз двигаются в нисходящих охлаждающих трубах, и осуществляется теплообмен с реакционными газами, размещенными вне охлаждающих труб, затем двигаются снизу вверх в восходящих охлаждающих трубах и происходит теплообмен с реакционными газами, размещенными вне труб. Сырьевые газы доходят до верхней части восходящих охлаждающих труб и выходят из них. В слое катализатора, размещенном вне труб, газы двигаются сверху вниз и в процессе реакции происходит теплообмен с сырьевыми газами, реакционные газы доходят до нижней части, проходят через перфорированный лист и выходят из реактора через выход, размещенный в нижней части. Данное техническое решение обеспечивает высокую активность катализатора при простой и надежной конструкции реактора. 5 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Каталитический реактор для экзотермических процессов, протекающих в газ-твердой фазе с невысокой разностью температур, содержащий, в основном, корпус (Р), находящийся под давлением, перегородку (Н), комплекс охлаждающих труб (Cb), опору (S) и перфорированный лист R, на потолке верхней части находится вход для газов (1), а на днище нижней части - выход (2), перегородка (Н) разделяет резервуар, находящийся под давлением, на верхнюю камеру для газов и нижнюю реакционную камеру, которая снабжена слоем катализатора (К), опора в нижней части реакционной камеры (S) поддерживает комплекс охлаждающих труб (Cb), перфорированный лист в нижней части (R) поддерживает слой катализатора (К), размещенный вне комплекса охлаждающих труб в реакционной камере, отличающийся тем, что корпус (Р) разделен на потолок с верхним фланцем (Р1) и цилиндр с нижнем фланцем (Р2), соединенный герметично с перегородкой (Н), или перегородка (Н) герметично соединена с опорным кольцом корпуса (Р), комплекс охлаждающих труб (Cb) содержит впускную трубу (а), кольцевые трубы (с), или верхние и нижние кольцевые трубы (с), (d), охлаждающие трубы (b), охлаждающие трубы (b) представляют собой U-образные трубы, кольцевая труба (с) соединяет впускную трубу (а) и один конец U-образной охлаждающей трубы (b), которая является нисходящей охлаждающей трубой (b_A), другой конец U-образной трубы с верхним отверстием является восходящей охлаждающей трубой (b_в), или охлаждающая труба (b) состоит из нисходящей охлаждающей трубы (b_A) и восходящей охлаждающей трубы (b_в), верхняя кольцевая труба (с) соединяет впускную трубу (а) и нисходящую охлаждающую трубу (b_A), а нижняя кольцевая труба (d) соединяет нисходящую охлаждающую трубу (b_A) и восходящую охлаждающую трубу (b_в), впускная труба (а) проходит через перегородку (Н) и герметизируется съемным уплотнительным элементом, при этом сырьевые газы из входа для газов в верхней части корпуса (Р) входят в верхнюю камеру, проходят через впускную трубу (а) и кольцевую трубу (с), затем распространяются по охлаждающим трубам (b), сырьевые газы сверху вниз двигаются в нисходящих охлаждающих трубах и осуществляется теплообмен с реакционными газами, размещенными вне охлаждающих труб (b), затем двигаются снизу вверх в восходящих охлаждающих трубах и происходит теплообмен с реакционными газами, размещенными вне труб, сырьевые газы доходят до верхней части восходящих охлаждающих труб и выходят из них, в слое катализатора, размещенном вне труб, газы двигаются сверху вниз и в процессе реакции происходит теплообмен с сырьевыми газами, реакционные газы доходят до нижней части, проходят через перфорированный лист и выходят из реактора через выход (2), размещенный в нижней части.2. Реактор по п.1, отличающийся тем, что U-образные охлаждающие трубы (b) в комплексе охлаждающих труб (Cb) представляют собой многорядные охлаждающие трубы с одной осью и разным диаметром, правые верхние концы всех U-образных охлаждающих труб в каждом ряду соединены с кольцевыми трубами (с) и являются нисходящими охлаждающими трубами, или левые верхние концы всех U-образных труб соединены с кольцевыми трубами (с) и являются нисходящими охлаждающими трубами.3. Реактор по п.1, отличающийся тем, что U-образные охлаждающие трубы (b) в комплексе охлаждающих труб (Cb) представляют собой многорядные охлаждающие трубы с одной осью и разным диаметром, в каждом ряду в одну секцию входят 2 U-образные охлаждающие трубы, имеющие разные изгибы, U-образная труба с маленьким изгибом расположена внутри U-образной трубы с большим изгибом, левый верхний конец U-образной трубы с большим изгибом соединен с кольцевой трубой (с), правый верхний конец U-образной трубы с маленьким изгибом соединен с кольцевой трубой (с), или правая сторона U-образной трубы с большим изгибом представляет собой нисходящую и соединена с кольцевой трубой (с), U-образная труба с маленьким изгибом - восходящую и соединена с кольцевой трубой (с), таким образом, направление движения газов во всех соседних трубах разное.4. Реактор по п.1, отличающийся тем, что охлаждающие трубы (b) в комплексе охлаждающих труб (Cb) представляют собой многорядные охлаждающие трубы с одной осью и разным диаметром, в каждом ряду соотношение площади нисходящих и восходящих охлаждающих труб (b_A), (b_в) составляет 0,5-3.5. Реактор по п.1, отличающийся тем, что после выхода из реактора газ проходит дальнейший процесс реакции синтеза в реакторе, содержащем комплекс труб в корпусе.6. Реактор по п.1, отличающийся тем, что реактор оборудован газораспределительным цилиндром (Е) и газоотводящим цилиндром (F), в которых выполнены поры, при этом газ проходит через поры газораспределительного цилиндра (Е) в слой катализатора и движется в нем по радиальному направлению, затем попадает в газоотводящий цилиндр (F) через его поры и выходит из реактора через выпускную трубу в нижней части (2).