Смесительно-распределительное устройство для перемешивания газов в каталитическом реакторе Советский патент 1990 года по МПК B01J8/02 

Изобретение относится к конструкции химических аппаратов, а более конкретно к смесительно-распредели- тельным устройствам в реакторах для проведения каталитических процессов со стационарным слоем катализатора, и может быть использовано в химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей и смежных отраслях.

Цель изобретения - интенсификация процесса смешения и повышение надежности работы.

На фиг. 1 показано смесительно- распределительное устройство, разрез; на фиг. 2 - узел I на фиг, 1; на фиг. 3 - то же, вариант.

Смесительно-раопределительное устройство имеет (фиг.1) верхнее и нижнее 2 основания, периферийные вертикальные стенки 3} соединяющие верхнее и нижнее основания, трубки 4, колпачки 5 с отверстиями 6 или отбойными дисками 7, патрубок 8 подвода перегретого пара с отбойником 9. Верхнее

основание 1 снабжено отверстиями 10 для входа парогазовой смеси.

Сме сительно-распределительное устройство работает следующим образом.

Контактный газ проходит по всему сфчению аппарата сверху вниз. Острый перегретый водяной пар поступает по патрубку 8 и, отразившись от отбойника 9, создает завесу пара над верхним основанием смесительно-распреде- лительного устройства в зоне отверстий 10 о Смесь контактного газа и перегретого пара, турбулизированная поворотами потока и увеличения скорости прохождения в зазоре за счет уменьшения сечения площади зазора, поступает внутрь барабанного смесителя чфрез отверстия 10Э где проходя по лабиринтным каналам, образованными - трубками 4, поступает в колпачки. 5, откуда чеерз отверстия 6 или через кольцевой зазор, образованный нижним торцом колпачка 5 и отбойным диском 7„ распределяется по всему сечению аппарата.

Смешение контактного газа с перегретым паром в смесителъно-распреде- лительном устройстве происходит многократно; по мере прохождения контактного газа паровую завесу в зонах отверстий; при поворотах парогазовой смеси; в турбулентном ускоряющемся потоке в зазоре между отбойником и смесительно-распределительным устройством; в вихрях, возникающих при прохождении парогазовой смеси в отверстия верхнего основания; при прохождении парогазового потока по лабиринт- ньм каналам о

Преимуществом изобретения является то, что первоначальное смешение пара и контактного газа происходит до входа в смесительно-распределительное устройство, т.е. температура входящей парогазовой смеси составляет уже 400°С. Следовательноs все недостатки, связанные с нежелательным разложением уже полученных конечных продуктов реакции на побочные продукты на раскаленных металлических поверхностях, неравномерный нагрев отдельных элементов9 приводящий к их деформации и выходу из строя элементов барабанного смесителя, а также постоянное изменение линейных размеров9 приводящих к разрыву сеток, просыпанию катализатора я проскоку контактного газа, в устройстве исключены.

0

5

0

5

0

0

5

0

5

Важным условием для равномерного распределения пара по всему сечению аппарата является также то, что внутрь устройства подают сумму всего количества контактного газа и перегретого пара, т.е. заставляют значительно большее количество парогазовой смеси проходить через колпачки с отверстиями или отбойными дисками, что создает большой перепад давления и тем самым увеличивает равномерность распределения парогазовой смеси.

При этом весьма большое значение имеют оптимальные размеры (соотношения) площади отверстий в верхнем основании по отношению к площади поперечного сечения аппарата, а также соотношение зазора между отбойником и верхним основанием смесительно-распре- делительного устройства. Эти соотношения имеют прямое отношение к степени турбулизации потоков, что приводит в конечном счете к степени эффективности перемешивания контактного газа с паром.

Результаты опытно-промышленных испытаний смесительно-распределитель- ного устройства с различными площадями входных отверстий в верхнем основании приведены в табл. 1, а с различными зазорами между отбойниками и верхним основанием - в табл. 2.

Из результатов испытаний следует, что оптимальными соотношениями площадей входных отверстий в верхнем основании по отношению к площади поперечного сечения аппарата должны быть в пределах (0,02-0,05)F, где F - площадь сечения аппарата, а отношение величины зазора к диаметру входного отверстия должно составлять (0,1- Os2)d, где d - диаметр отверстия в

верхнем основании. i

На фиг, 3 изображено смесительно- распределительное устройство, в котором с целью экономии прространства над устройством трубы подачи перегретого пара проходят снизу смесительно- распределительного устройства коакси- ально с. отверстием в верхнем основании. В этом случае происходит дополнительное улучшение степени перемешивания, так как под отбойником контактный газ и перегретый пар движутся навстречу друг другу, т„е„ на определенной длине под отбойником осуществляется противоток двух основных потоков с

515

Формула изобретения

1. Смесительно-распределительное устройство для перемешивания газов в каталитическом реакторе, имеющее верхнее и нижнее плоские основания, перекрывающие поперечное сечение реактора, , соединенные между собой посредством размещенной по периферии обечайки и трубок, равномерно расположенных между основаниями, закрепленные, в нижнем основании колпачки с отверстиями и средства для подачи одного из смешиваемых газов, отличающееся тем, что, с целью интенсификации процесса смешения и повышения надежности работы, средство для подачи одного из смешиваемых газов выполнено в виде радиально установлен

0

0

5

906

них Г-образных патрубков с отбойниками, выходные отверстия которых расположены над верхним основанием, имеющим отверстия, при этом-отбойники расположены с перекрытытием над отверстиями основания, а отверстия трубок заглушены.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что суммарная площадь сечения отверстий в верхнем основании составляет (0,02-0,05)F, где F - площадь сечения реактора.

3.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что расстояние между отбойником патрубка для ввода газа и верхним основанием составляет (0,1-0,2)ds где d - диаметр отверстия в верхнем основании.

Таблица 1

Изобретение относится к конструкции химических аппаратов, а более конкретно к смесительно-распределительным устройствам в реакторах для проведения каталитических процессов со стационарным слоем катализатора, может быть использовано в химической и других отраслях промышленности и позволяет повысить эффективность перемешивания и уменьшения износа устройства путем воздействия температурных перепадов. Верхнее основание устройства имеет входные отверстия. Патрубок с отбойником для ввода одного из смешиваемых газов выполнен в виде одной или нескольких труб, выходное отверстие которых расположено коаксиально над отверстием в верхнем основании, а ограниченная верхним и нижним основаниями камера снабжена вертикально расположенными трубами, которые упираются в оба основания и образуют лабиринтные каналы. Суммарная площадь сечения отверстий в верхнем основании составляет (0,02-0,05)F, а расстояние между отбойником патрубка для ввода газа и верхним основанием составляет (0,1-0,2)D, где F - площадь сечения реактора

D - диаметр отверстия в верхнем основании. 3 з.п. ф-лы, 2 табл., 3 ил.

f/FI 0,1 | 0,02 0,035 I 0,05 I 0,07 1 0,1

Отношение

Относительная производительность, %

88

Примечание, f - суммарная площадь входных отверстий; F - площадь поперечного сечения реактора.

t

Таблица2

Отношение h/d

| 0,05 | 0,1 0,15 | 0,2 | 0,3 j 0,4

Относительная производительность, %

76

Примечание, h - расстояние между отбойником 9 и -верхним основанием 1; d - диаметр отверстия 10 в верхнем основании 1.

100

95

83

76

100

96

81

71

Фиг. 2

Фиг.З