Кожухотрубный реактор Советский патент 1985 года по МПК B01J8/00 

Изобретение относится к реакторам для проведения неизотермических каталитических реак1ЩЙ и может найти применение в хиьшческой и нефтехимической промьшшенности,5

Известен реактор для проведения экзотермических каталитических процессов, представлякщий собой двухсек-: ционн то вертикальную колонну. В первой секции, где катализатор распо-О ложен в трубах трубного пучка, проводится их охлаядение путем подачи хладагента в межтрубное пространство. Во второй адиабатической зоне охлаждения не производится Cl 3. . 5

Недостатком известного реактора является отсутствие теплоотвода во второй зоне, что приводит к перегреву или переохлаждению в ней реакционной массы и ухудшению качества про- 20 дуктов реакций.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сути и достигаемому эффекту является реактор с трубным пучком для проведения каталитичес- 25 ких неизотермических реакций в газо вой фазеj который состоит из корпуса и трубного пучка, закрепленного в трубных penieTKax. Реакционная масса движется по трубам, заполненным ка- 30 талиэатором. Теплоноситель движется в межтрубном пространстве. Для равномерного распределения теплоносителя по всему поперечному сечению межтрубного пространства в нем установлены 35 распределительные устройства, представлякнцие собой пластины с проходным сечением, изменякщимся в радиальном направлении 2

Однако известным реактором невоз- 40 можно осуществлять регулирование теплоотдачи от реакционной массы к стенкам труб,.;ято приводит к ухудшению качества продуктов реакции за счет большого изменения температуры 45 по длине реактора.

Цель изобретения - повьш1ение производительности по целевому продукту реакции за счет вьфавнивания профиля температур по длине реактора. so

Поставленная цель достигается тем, что в кожухртрубном реакторе, содержащем корпус, трубные решетки, пучки труб, внутри которых размеден катализатор, распределительные уст- 55 ройства, технологические патрубки, каждое распределительное устройство выполнено в виде трубки с щелевыми

прорезями в верхней части и установлено внутри каждой трубы у нижнего ее торца.

Кроме того, распределительные трубки снабжены подвижными регулируемыми крышками, расположенными над щелевыми прорезями.

На фиг.1 показан реактор, общий вид (в каждой трубе трубного пучка установлено на входе распределительное устройство)i на фиг.2- трубка распределительного устройства, имеющая в верхней части щелевые прорези и подвижную крьш1ку для регулирования высоты щелевых прорезей с помощью резьбового соединения; на фиг.З - та же трубка распределительного устройства с подвижной крьппкой в виде клапана, автоматически регулирующего высоту щелевых прорезей в зависимости от расхода реакционной массы.

Кожухотрубный реактор состоит из корпуса 1 с патрубками входа 2 и выхода 3 теплоносителя в межтрубном пространстве, патрубков входа 4 и выхода 5 реакционной массы, трубных решеток 6, в которых закреплены трубы 7 трубного пучка. Ънутря каждой трубы 7 осесимметрично на входе установлено распределительное устройство 8. Трубы 7 заполнены катализатором 9.

Распределительное устройство 8 представляет собой трубку 10, установленную на входе в каждую трубу 7 трубного пучка. В верхней части трубок 10 вьшолнены щелевые прорези 11 и установлена на винте 12 подвижная крьш1ка 13, положение, которой относительно прорезей регулируется гайкой 14.

Подвижная Kpbmika может быть выполнена в виде клапана 15, автоматическ регулирующего высоту щелевых прорезей в зависимости от расхода реакционной массы. Для предотвращения попадания катализатора на клапан 15 и ограничения его осевой подвижности над ним неподвижно установлен зонт 16

Реактор работает следующим образом.

Поток реагирующих веществ по патрубку 4 поступает на вход в трубы 7 трубного пучка. Часть реагируницих веществ сразу попадает на катализато 9 между трубой 7 и распределительным устройством 8. Другая часть движется внутри трубки 10 распределительного устройства 8 и, проходя прорези 11, попадает на катализатор 9, смешиваяс с частично прореагировавшим потоком, двигавшимся между трубой 7 и распределительным устройством 8. Пройдя оставшийся слой катализатора в труба 7, поток реагирующих веществ выходит из реактора через патрубок 5. Регулирование доли потока реагиру ющих веществ, поступающих в распре делительное устройство 8, осуществля ется подвижной крьш1кой 13 с помощью гайки 14. При отворачивании гайки 14 и подъ еме крьш1ки 13 высота прорезей увеличквается, увеличивается и доля потока в распределительном устройстве В. Для автоматического регулирования соотношения доли потоков, движущихся в распределительном устройстве 8 и между стенками трубы 7 и трубки 10, подвижная крышка может быть изготовлена в виде клапана 15. Колебания общего расхода на входе вызывают про порциональное изменение положения клапана 15 относительно прорезей 11, поэтому соотношение доли- потоков, движущихся в распределительном устройстве 8 и между стенками трубы 7 и трубки 10, остается постоянньы, При движении части реакционной массы между стенками трубы 7 и трубки 10 в слое катализатора эквивалент ный диаметр сечения уменьшается, что приводит к увеличению коэффициента теплоотдачи от реакционной массы к стенкам трубы 7 на высоте , соответ ствующей высоте распределительного устройства 8. Так как на входе в трубы 7 концентрация исходных вещест максимальна, то тепловыделение или теплопоглощение за счет химической реакции здесь также наибольшее. Это большое количество тепла на входе в трубу 7 возможно подвести или отвести за счет большого коэффициента теплоотдачи, что приводит к понижению температуры на входе при экзотер мической реакции или ее повышению при эндотермической реакции. Непрореагировавшая часть потока реакционной масбы, пройдя по трубке 10 распределительного устройства 8, на выходе из щелевых прорезей смещивается е частью потока, движущевося между стенками трубы 7 и трубки 10, увеличивая концентрацию реагирующих веществ в последнем. Это вызывает увеличение тепла реакции для экзотермической реакции или его уменьшение для эндотермической реакции на йысоте большей, чем высота распределительного устройства 8. Однако здесь эквивалентный диаметр, в котором движется поток реакционной массы, больше, чем эквивалентный диаметр сечения между трубой 7 и трубкой 10. Поэтому коэффициент теплоотдачи от реакционной массы к стенке трубы 7 падает, что вызывает увеличение температуры для экзотермической реакции или ее уменьшение для эндотермической «реакции на высоте большей, чем высота распределительного устройства 8.Таким образом, для экзотезрмической реакции удается понизить темпер&туру в области входа реакционной массы в трубы и повысить ее в средней части реактора для эндотермической реакции наоборот. i Выравнивание профиля температур по высоте катализатора улучшает качество продуктов реакции. Применение распределительного устройства, представляющего собой трубку, установленную на входе в каждую трубу трубного пучка, позволяет в значительной степени выровнять . профиль температур по высоте катали затора, уменьшить градиенты темпераур в 1,5 раза, снизить абсолютное значение температуры на 15-30, уве- личйть среднюю температуру на 2-5, увеличить степень превращения на 0,81%, предотвратить, термическую деструкцию исходных веществ и продуктов реакции и термическую дезактивацию , катализатора, что способствует повышению качества продуктов реакции и увеличению срока службы катализатора, облегчает зксплуатацрю реактора в оптимальном температурном режиме.

1. КОЖУХОТРУБНЫЙ РЕАКТОР для проведения экзотермических и эндотермических реакций, содержащий корпус, трубные решетки, пучки труб. внутри которых размещен катализатор, распределительные устройства, техно-; логические патрубки, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения производительности по целевгагу продукту за счет выравнивания профиля теютератур по длине реактора, каждое распределительное устройство выполнено в виде трубки с щелевыми прорезямиВ верхней части и установлено внутри кажяой трубы у нижнего, ее торца. 2. Реактор поп.1, отличающийся тем, что распределительные трубки снабжены подвижными регулируе.мыми крышками, расположенными над I щелевыми прорезями.