Гетерогеннокаталитический реактор с неподвижным слоем катализатора Советский патент 1991 года по МПК B01J8/04 

Изобретение относится к устройствам для осуществления гетерогенных каталитических реакций, в частности для нейтрализации выхлопных газов, и может быть использовано в гетерогенно-каталитических процессах химической и других отраслей промышленности.

Целью изобретения является унификация конструкции путем обеспечения возможности замены реакционного элемента, увеличение тепловой мощности при нагреве реакционного элемента и стабилизация температуры реакционного объема.

На фиг.1 схематично изображен предлагаемый гетерогенно каталитический реактор, разрез; на фиг.2 - разрез А - А на фиг.1; на фиг.З - варианты выполнения реакционного элемента.

Гетерогенно-каталитический реактор состоит из корпуса 1, представляющего собой короткую цилиндрическую обечайку, с двумя плоскими крышками 2 и 3, патрубка 4

ввода исходных реагентов и патрубка 5 вывода продуктов реакции, тангенциально приваренного к обечайке 1, уплотнительных 6 и крепежных 7 элементов. Внутри реактора расположены две дистанционирующие вставки 8 со спиральными канавками 9 для установки реакционного элемента 10. Последний представляет собой плоскую одно- или многозаходную спираль с нанесенным на ее поверхность каталитически активным слоем 11, при этом спираль размещена в канавках 9 дистанционирующих вставок 8 и к противоположным ее концам подведены электрические клеммы 12.

Верхняя и нижняя дистанционирующие вставки 8, охватывая своими канавками 9 края реакционного элемента, обеспечивают неизменность геометрической формы реакционного объема и препятствуют попаданию реагентов из ограниченного одним витком пространства в другое. Радиальное сечение реакционного элемента 10с вставЁ

О

00

ел

Јь

CJ

ками 8 представляет собой совокупность прямоугольных каналов одинаковой площади. Расстояние, проходимое реагентами в каналах реактора, определяется числом витков и заходностью спирали. Каталитически активный слой 11 может быть нанесен как с одной, так и с обеих сторон реакционного элемента 10.

Возможен вариант изготовления реакционного элемента из сложенной вдвое металлической ленты с нанесенным на внешние поверхности каталитически активным слоем. Внутренние поверхности ленты разделены слоем диэлектрического материала. В данном случае электрическое сопротивление реакционного элемента может быть увеличено вдвое и, следовательно, тепловая мощность, выделенная на реакционном элементе при прохождении по нему электрического тока в соответствии с законом Джоуля-Ленца также возрастет вдвое.

С целью стабилизации температуры реакционного объема путем отвода тепла экзотермической реакции реакционный элемент может быть изготовлен из плоской металлической трубки, на внешнюю поверхность которой нанесен каталитически активный слой. Трубка также расположена в канавках дистанционирующих вставок и внутри нее движется охлаждающий теплоноситель, расход которого может быть определен из баланса тепловых потоков и теплового эффекта химической реакции.

Металлическая лента, служащая основой для реакционного элемента, изготовлена из материала с высоким удельным сопротивлением, например нихрома.

Реактор работает следующим образом.

Смесь исходных реагентов через патрубок 4 ввода реагентов, расположенный в нижней крышке 2, вводят в реактор, и она попадает в спиральные канавки прямо- угольного сечения, образованные стенками реакционного элемента 10 и верхней и нижней дистанционирующими вставками 8. Проходя по спиральным каналам прямоугольного радиального сечения, реагенты вступают в реакцию на поверхности каталитически активного слоя 11 реакционного элемента 10. Продукты реакции выносятся

на периферию реактора и выводятся через патрубок 5 вывода продуктов реакции, расположенный тангенциально в стенке корпуса 1 в соответствии с направлением

движения газового потока.

Выполнение реакционного элемента в виде плоской одно- или многозаходной спирали, помещенной в канавки дистанциони- рующей вставки, позволяет осуществлять

быструю его замену даже в случае изменения состава и расходов исходных реагентов (различные режимы работы), а выполнение спирали в виде сложенной вдвое металлической ленты дает возможность увеличивать

тепловую мощность при нагреве реакционного элемента.

Выполнение спирали в виде металлической трубки позволяет поддерживать стабильную температуру реакционного

объема.

Формула изобретения 1, Гетерогенно-каталитический реактор с неподвижным слоем катализатора, состоящий из корпуса с размещенным внутри реакционным элементом с нанесенным каталитически активным слоем, подводящего исходные реагенты и отводящего продукты реакции патрубков, отличающийся тем, что, с целью унификации конструкции

путем обеспечения возможности замены реакционного элемента, последний выполнен в виде плоской одно- или многозаходной спирали, помещенной в канавки дистанционирующей вставки.

2. Реактор по п.1,отличающийся тем, что, с целью увеличения тепловой мощности при нагреве реакционного элемента, спираль выполнена в виде сложенной вдвое металлической ленты, на внешние поверхности которой нанесен каталитически активный слой, а внутренние поверхности разделены слоем диэлектрического материала.

3.Реактор поп.1, отличающийся тем, что; с целью стабилизации температуры реакционного объема, спираль выполнена в виде металлической трубки.

4,Реактор по пп.1 и2,отличающий- с я тем, что спираль реакционного элемента

изготовлена из материала с высоким удельным сопротивлением.

фиг. 2.

Изобретение относится к конструкциям устройств для осуществления гетерогенных каталитических реакций, в частности для нейтрализации выхлопных газов, и позволяет унифицировать конструкцию путем возможности замены реакционного элемента, регулирования тепловой мощности при его нагреве, а также стабилизации температуры реакционного обьема. В реакторе реакционный элемент представляет собой плоскую одно- или многозаходную спираль с нанесенным на ее поверхность каталитически активным слоем, при этом спираль размещена в канавках дистанционирующих вставок и к противоположным ее концам подведены клеммы. 3 з.п.ф-лы, 3 ил.