Контактный аппарат для окисления диоксида серы Советский патент 1990 года по МПК B01J8/04 

Июбрегенис ог.книге к ,онстр кции контактных аппаратов для каталитическою окисления диокси ,. серы и может быть при менено в химичесюи промышленности

Целью изобретения ян ыегся иыенсифн- кация процесса a er paBHO ie()Hoi(j рас пределения гемпер.а, ры гаижоги потока ,ю сечению аппарата при осуществлении процесса в искусственно со даваемых ционарных условиях

На чертеже преитлч ена схема кон такгною аппарата рафсм

Контактный аппарат coi го-и И( корпуса 1 с конической крынкой ч птоскчм тнишем. центральной ко нн.ны 2, cov гояп .еа и

цилиндри обечаек, соединенных в о и.о целое , пакетами теплообменных i|i бок 3 с собирающим коллектором 4 меж ц ними Цитчсдрнчсские обечайки снабжены патрубками аьода 5 и вывода 6 охлаждаю щего i а .а (н перегородки 7 ра зде 1яющие корпус на контактные камеры, iep метично соединены с сужающими шайбами 8 и коршсом 1 Каждая переюродка ое динена i о шои паибой Дитметр

реннею отверстия шайбы равен d -T/j

К

где Q jacxoi i a u (нм1 ч), k (1,7 541- 10 Шайбы кк пола1 аи л ia

СП

00 СП

05

со

ким образом, чтобы их оси совпали с осью аппарата В шайбы герметично устанавливают теплообменные трубки так, чтобы их оси были перпендикулярны поверхности шайбы Трубки располагают концентричными рядами, а диаметр первого ряда равен d, (l,05- l,60)d В отверстии шайбы трубки отсутствуют Теплообменные трубки не имеют кожуха Три камеры со слоями катализатора сообщаются одна с другой через межтрубное пространство теплообменных трубок В камерах на колосниковых решетках 9 размещены три горизонтальных слоя катализатора Ki- К и два слоя инертной насадки И|, И, выполняющей роль регенеративного теплообменника со стороны штуцеров ввода и вывода газа 10. Такая конструкция аппарата позволяет исключить возникновение температурных неоднородное - тей в межтрубном пространстве теплообменника и обеспечить выравнивание температур 1аза на входе в слой катализатора Контактным аппарат работает следующим образом

После нагрева катализатора и инерта ог постороннего источника тепла до 450- 500°С в аппарат через штуцер 10 подают холодную реакционную смесь 40- 60°С Ход i а а сверху вниз аппарата показан сплошными стрелками Холодный газ в регенеративном теплообменнике И; или И; нагревают до температуры начала химической реакции (420°С). после чего в слое катали затора Ki или К), соответственно, протекает реакция окисления диоксида серы Заем частично прореагировавшая смесь из слоя катализатора с неоднородностями из-за «юрячих пятен равномерно обтекает тепло- обменные трубки и охлаждается Выйдя из меж трубного пространства, струйные течения газа сталкиваются и интенсивно перемешиваются в у JKOM отверстии шайбы Из шайбы I a t выходит с у средненной темиерату рой и скоростью и равномерно распределяется между теплообменными трубками и дальше по всему сечению слоя катализатора К. Прореагировавшая смесь отдает тепло регенеративному теплообменнику И| или Иг и выходит из аппарата через штуцер 10 Холодный газ для съема тепла подают в трубное пространство теплообменников через патрубки 5 и выводят через коллектор 4 и патрубок 6 из аппарата В результате охлаждения входящим газом инертной насадки И|, в слоях катализатора формируется температурный фронт, движущийся в направлении фильтрации газа Через промежуток времени (расчетное время полуцикла) осуществляют реверс подачи газа. На чертеже движение потоков показано штриховыми линиями После завершения времени полуцикла направление меняют опять на противоположное, реализуя тем самым непрерывную работу контактного аппарата

Пример 1. На чертеже показана схема конструкции контактного аппарата, предназначенного для окисления диоксида серы в нестационарном режиме и перерабатывающего 40 тыс. сернистого газа с концент рацией Загрузка катализатора в контактный аппарат составляет 50-58 т. Диаметр отверстия шайбы d 1,08+1,54 м, причем, если диаметр будет больше 1,54 м,

то из-за малой турбулизации потока полного перемешивания не произойдет, а если диаметр отверстия будет меньше 1,08 м, то гидравлическое сопротивление значительно увеличится и уменьшится производительность аппарата Теплообменные трубки проходят перпендикулярно поверхности шайбы и первый ряд трубок установлен по окружности di l,3d Если di будет меньше l,05d, то трубки начнут мешать свободному течению газа и увеличат гидравлическое со0 противление всего узла, а если di, будет больше l,6d, то потоки газа будут иметь недостаточную встречную скорость для хорошего перемешивания.

Пример 2 Отличается от примера 1 тем, что диаметр шайбы равен 1,08 м. При этом

5 расчетное гидравлическое сопротивление на нагрузку 4000 м /ч равно 800 мм вод ст и приходится вследствие ограничений на мощность компрессора понижать нагрузку до 35 тыс м /ч

Пример 3 Отличается от примера 1 диа0 метром шайбы, которая составляет 1,6 м При этом интенсивность перемешивания недостаточна и степень превращения диоксида серы резко падает

Пример 4. Отличается от примера 1 тем, что di l,05d При этом расчетно гидрав5 лическое сопротивление аппарата равно 750 мм вод ст

Пример 5 Отличается от примера 1 тем. что ,64d При этом не обеспечивается равномерное температурное поле между сло0 ями катализатора и снижается степень превращения SOs

Пример 6 (прототип) Осуществить про цесс нестационарного окисления диоксида серы невозможно

Изобретение позволяет получить возмож5 ность проведения процесса окисления диоксида серы в искусственно создаваемых не стационарных условиях

Формула изобретения

1 Контактный аппарат для окисления диоксида серы, содержащий корпус с патрубками для входа и выхода газового потока, по оси которого размещена центральная труба, на которой закреплены решетки с катализатором, перегородки в виде обратного конуса с отверстием при вершине, разделяющие корпус на по крайней мере три контактные камеры, в которых расположены

колосниковые решетки с размещенным на них катализатором, закрепленные на центральной трубе и корпусе и расположенные §ертикально теплообменные трубки, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса за счет равномерного распределения температуры газового потока по сечению аппарата, он снабжен установленными по оси кврпуса кольцевыми дисками, жестко закрепленными в оперсгии при вершине конуса, а центральная труба выполнена по крайней мере из трех частей,

связанных между собой посредством тепло- обменных трубок, проходящих через коль цевые диски, при этом теплообменные трубки размещены в диске кольцевыми рядами, первый из которых расположен на окр ж ности диаметром d (1 05-l,6)d, где d - внутренний диаметр диска

2 Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что в первой и последней контактных камерах со стороны для входа и выхода газового потоь-i размещены слон зернистого инертного м,-1ернала

Изобретение относится к конструкции контактного аппарата и может быть использовано для осуществления процесса окисления диоксида серы в искусственно создаваемых нестационарных условиях и позволяет равномерно распределить температуру газового потока по сечению аппарата. Контактный аппарат содержит корпус с патрубками для ввода и вывода реакционной смеси, центральную колонну, глухие перегородки, разделяющие аппарат на отдельные камеры, в каждой из которых располагают колосниковые решетки со слоями катализатора. В центральной части аппарата горизонтально располагают шайбы, каждую из которых герметично соединяют с соответствующей глухой перегородкой. Внутренний диаметр шайбы D = √Q/K, где Q - расход газа (нм³/ч), K = (1,7 - 3,4) ^. 10⁴. Через шайбы прокладывают концентрическими рядами теплообменные трубки, первый ряд которых размещен по окружности диаметром D₁ = (1,05 - 1,60)D, причем суммарные теплообменные поверхности всех трубок, проложенных через каждую шайбу, равны между собой. В первой и последней контактных камерах со стороны патрубков для входа и выхода газового потока размещены слои инертного материала. Така

7