Безградиентный реактор Советский патент 1984 года по МПК B01J8/02 

Изобретение относится к оборудованию научно-исследовательских и промьшшенных лабораторий изучения и подбора катализаторов, а именно к беэградиентному реактору.

Известен безградиентный реактор, содержащий цилиндрический корпус с патрубком для ввода газа, внутренни коаксиальный цилиндр с отверстиями для создания внешнего циркуляционного контура и. патрубком для вьгоода газа, карман термопары, расположенный в стационарном слое катализатора, поршень со штоком, стеклянной камерой и электромагнитным приводом для прокачки газа сквозь слой катализатора. На верхнем срезе внутреннего цилиндра находится упорная втулка. Реактор уплотняется на шлифах 11.

Расположение штока поршня- со стеклянной камерой и магнитной катушкой в верхней необогреваемой час реактора и ввод исходной реакционно смеси через верхний патрубок исключает возможность предварительного подогрева смеси, так как последний может вызвать перегрев магнитной катушки и выход ее из строя. Подача

в реактор смеси, имеющей температуру ниже температуры в реакционной зне, приводит к температурным градиентам, особенно при высоких рабочих давлениях и больших расходах сырья.

Использование для уплотнения шлифов не позволяет применять реактор для исследования процессов при давлениях выше атмосферного.

Известен безградиенгный реактор, содержапщй корпус с патрубками для ввода и вывода , обогреваемую корзину с катализатором, расположенный под корзиной стакан с поршнем со штоком и электромагнитный

привод С 21.

л , f.

Целью изобретения является расширение области применения.

Поставленная цель достигается тем, что безградиентный реактор, содержащий корпус с патрубками для ввода и вывода газа, обогреваемую корзину с катализатором, расположенный под, корзиной стакан с поршнем со штоком, и электромагнитный привод, снабжен размещенной в верхней части корпуса втулкой с кольцевой проточкой и винтойой прорезью на боковой поверхности.

На фиг. 1 изображен безградиентный реактор, разрезу на фиг. 2 и 3 графики зависимости выходной концентрации от времени.

Реактор состоит из цилиндрического корпуса 1 и стакана 2, соединенных на резьбе. Внутри корпуса в верхней его части расположена втулка 3 с кольцевой прорезью 4 и проточкой 5. Снизу к втулке подвешена корзинка 6 с катализатором 7. Внутри стакана 2 находится поршень 8 со штоком 9 и асбестовая крошка 10 для смягчения ударов поршня. Сверху на корпус болтами крепится крьшгка 11 . Для измерения температуры.предусмотрен карман термопары 12, вставленный в реактор через крьш1ку и втулку. Карман приварен к крышке. Реактор герметизируется прокладками 13 и 14. . Пунктирными линиями 15 и 16 показаны границы электропечей. Снизу реактора на стакане расположена электромагнитная катушка 17 со змеевиком 18 для охлаждения катушки проточной водой. Для входа реакционной смеси служит отверстие 19, для выхода отверстие 20.

Втулку 3 и прокладки 13 и 14 целесообразно выполнить из материала, имеющего коэффициент теплового расширения больший чем у материала корпуса, например при изготовлении корпуса из стали, втулку можно изготовить из бронзы., а прокладки из меди. Это даст улучшение уплотнения реактора при повьш1енных температурах

Реактор работает следующим образом.

i Реакционная смесь поступает в отверстие 19 и кольцевую прорезь 4, и которой по проточке 5 проходит вокр втулки 3, нагреваясь до нужной температуры, попадает в реакционный объем, где контактирует с катализатором 7. Выходит из реактора через отверстие 20. Контроль температуры ведется по показаниям термопары вставленной в карман термопары 12. Перемешивание газа осуществляется поршнем 8, приводимым в возвратнопоступательное движение магнитной катушкой 17.

Испытания реактора на безградиентность по концентрации проводились методом ийпульсного ввода трассера. Известно, что в аппарате идеального смешения логарифм выходной концентрации трассера есть линейная функция времени. Для проверки этого факта в поток инертного носителя - гелия,

вводилось 0,25 мл трассера - водороjfla. Условия проведения экспериментов приведены в табл. 1.

Таблица Г

БЕЗГРАДИЕНТНЫЙ РЕАКТОР, содержащий корпус с патрубками для ввода и вывода газа, обогреваемую корзину с катализатором, расположенный под корзиной стакан с поршнем : со штоком и электромагнитный привод, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения, он снабжен размещенной в верхней части корпуса втулкой с кольцевой проточкой и винтовой прорезью на боковой поверхности. 11 13 /А (Л С о 4 00 18 Ю

Результаты в виде зависимостей

от времени f , где Q

1п MO .

(Vp - V,t)/W - время пребывания; Vp 13 мл - геометрический свободный объем реактора; 7(ц - объем катализатора i - объемная скорость инертного носителя. Me - нулевой момент кривой, отражающей зависимость выходной концентрации трассера, Cgtn от времени представлены на граг фиках. Экспериментальные данные хорошо аппроксимируются прямыми, что

Температура,

Данные, приведенные в табл. 1 и 2 и на граф. 2 и 3 показьтают, что расположение поршня со штоком в обогреваемой части реактора, использование втулки с распределительным кольцом и проточками для предварительного подогрева реакционной смеси, а также прокладокj установленных между корпусом, его крышкой и цилиндрическим стаканом, позволяют использовать реактор для изучения кинетики межстационарных каталитических процес-.

говорит о безградиентности реактора по концентрации. Частота перемешивания в опытах составляла 10 Гц.

Отсутствие температурных градиентов в реакторе устанавливалось при проведении в реакторе реакции гидрирования этилена на сплавном никелетвом катализаторе. При этом измерялась температура в различных слоях катализатора, для чего термопара закреплялась в кармане наразличных высоках. Результаты приведены в табл. 2.

Т а б л и ц а 2

б98±2

700±2

701±2

700±2

сов при давлениях до 200 атм и температурах до и в условиях

безградиентности по температуре и концентрации реагентов.

Предлагаемый безградиентный реактор предназначен для лабораторного использования, а именно для проведения исследований катализаторов, определения их оптимального состава и структуры, оптимизации технологи .ческих режимов каталитических процессов и т.д.

.

/О 20 30 0 50 60 70

7-Свых-In

J

60 120 /30 i,c Фиг. Z Фиг.З