Изобретение относится к способу синтеза метанола и к реактору для его осуществления.
Известны способы синтеза метанола из газообразного СО и водорода в присутствии катализатора, осуществляемого в реакторе один из наиболее известных - это процесс Аи Си Аи, основные параметры которого - низкое давление (например 40-50 бар) и катализатор на основе меди. Реактор, в котором осуществляется этот синтез, содержит корпус, заполненный катализатором, разделенным на слои, и средства для подачи охлаждающего газа и реагента.
Способ осуществляемый в этом реакторе, как и сам реактор имеет много недостатков:
-- трудность получения равномерной температуры охлаждения реакционного газа,
-высокая величина механической нагрузки на катализатор, расположенный в нижних слоях, на которые давит весь вес катализатора, f
-большое падение давления вследствие исключительно осевого протекания газа.
Цель изобретения - интенсификация процесса.
Можно значительно улучшить выход и снизить потребление энергии, если работать, например, следующим образом:
массу катализатора разделить на несколько последовательных слоев, причем
XI Х|
СО
ю со
ы
каждый слой располагают на днищах, под которыми устанавливают диафрагмы, расположенных на некотором расстоянии от поверхности последующего слоя катализатора, с образованием таким образом кольцевой полости. Подают охлаждающий газ к периферийным участкам полости так, чтобы в этой полости получать оптимальное смешение с частично прореагировавшим газом, подаваемым в аксиальном направлении через верхние слои катализатора; по центру и под верхним слоем ката лиза тора установлена труба, чтобы внутри разграничить массу каталитических слоев, расположенных ниже верхнего слоя, а нижний слой или слои с максимальным падением давления преобразованы в слой (слои) в основном с радиальным потоком посредством установки двух цилиндрических перфорированных стенок коаксиальных с указанной трубой и образующих воздушные полости с внутренней стенкой корпуса и соответственно с внешней стенкой трубы. Охлаждающий газ, г;одзпаемый к периферийным участкам смесительной полости направляют от периферии к центру реактора и смешивают с частично прореагировавшим газом, текущим в аксиальном направлении от дна каж- дого слоя катализатора, который направляют от центра к периферии с помощью упомянутых конических диафрагм.
Для улучшения интенсивности смешивания, и достижения равномерности температуры газа, частично прореагировавшему газу придают вращательное движение с помощью поворотных пластин, закрепленных на диафрагмах,
Реактор и способ синтеза метанола, осуществляемый с его помощью, показаны на чертеже.
Реактор состоит из устойчивого к давлению корпуса 1, внутренний объем которого заполнен катализатором, разделенным на слои. Слои катализатора 2-5 разделены перфорированными коническими днищами 6-9, которые установлены ,у основания слоев. Каждое днище, под которыми установлены диафрагмы 10, находятся на расстоянии от свободных поверхностей нижележащих слоев 11,12,13 и образуют кольцевые полости 14,15,16, в которых размещены средства 17,18,19 для подачи охлаждающего газа, расположенные вблизи внутренней стенки реактора, то есть на самом дальнем крае от центральной оси реактора. Реактор снабжен центральной трубой 20, которая проходит сквозь все слои катализатора, кроме верхнего слоя, и установлена в середине поД днищем верхнего слоя. В последнем слое катализатора установлена коаксиально перфорированная внешняя стенка 21, которая образует полость 22 с внутренней стенкой реактора, и внутренняя перфорированная стенка 23 высотой Hi, меньше высоты На, образующая воздушную полость 24. На разности высот На - Ж поток газа аксиальный, а вдоль высоты Нз поток становится радиальным.
В предпочтительном варианте конические днища состоят из нескольких сегментов перфорированной пластины со сварной сеткой, контактирующей с катализатором, поддерживаемой балками, которые на одном конце опираются на центральную трубу, а другим концом опираются на кольцо 25, предусмотренное на корпусе реактора, Согласно предпочтительному аспекту изобретения диафрагмы 10 снабжены пластинами, повернутыми на 45° относительно
радиуса, и приваренными к вышеупомянутым диафрагмам, что придает частично про- реагировавшему газу вращательное движение.
Способ осуществляется следующим образом.
Газ 26 поступает через верхнюю центральную часть реактора и протекает аксиально через первые три слоя катализатора, В кольцевых полостях 14, 15, 16, частично
прореагировавший газ охлаждается вблизи внутренней стенки реактора посредством охлаждающего кольца 27 и смешивается путем контактирования с охлаждающим газом, поступающим внутрь реактора из
средств 17, 18. 19.
В последнем слое, где имеет место максимальное падение давления, поток газа протекает в радиально-осевом направлении благодаря двум воздушным полостям 22 и
24, Полностью прореагировавший газ выходит через патрубок 28.
Следует отметить, что наибольшее па: дение давления в этом реакторе происходит в 4-м слое, потому что через него проходит
наибольший поток и потому что высота слоя катализатора больше предыдущих. Делая этот 4-й слой радиальным, можно достичь заметного снижения падения по сравнению с осевым потоком, сохраняя в то же время
принципиальную простоту реактора.
Можно еще более улучшить качество работы реактора Путем преобразования и других слоев из осевого в радиально-осевой тип.
Работая согласно изобретению можно получить следующие преимущества:
- более эффективное охлаждение газа при легком управлении температурой,
- независимость слоев катализатора с удельными давлениями внутри катализатора,
-уменьшение падения давления.
Изобретение ыло описано на примере предпочтительного исполнейия реактора, показанного на чертеже, с четырьмя слоями катализатора, первые три с осевым потоком, четвертый преобразован преимущественно в слой с радиальным потоком б подачей охлаждающего газа в трех местах. Очевидно, что реконструкция на месте может быть применена к любому обычному реактору с осевым потоком, с количеством слоев отличающимся от четырех, с, по мень- шей мере, одним радиальным или радиаль- ноосевым слоем, и с подачей охлаждающего газа более чем в трех местах.
Формула изобретения
1,Способ синтеза метанола в реакторе, заполненном катализатором со средствами для подачи охлаждающего газа и реагента, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса, слои катализа- тора располагают на конических днищах, находящихся на расстоянии от свободной поверхности нижерасположенного слоя с образованием кольцевых полостей, охлаждающий газ подают к периферии кольцевых полостей, в которых его смешивают с частично прореагировавшим реагентом, подаваемым аксиально через верхние слои катализатора и аксиально-радиально через нижние слои.
2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что охлаждающий газ, подаваемый к
периферийным участкам смесительной м лости, направляют от периферии к центр реактора и смешивают с частично прореагировавшим газом, текущим в осевом направлении от дна каждого слоя (Катализатора, который направляют от центра и периферии.
3.Способ по п. 2, отличающийся тем, что частично прореагировавшему газу придают вращательное движение.
4.Реактор для синтеза метанола, содержащий корпус, заполненный катализатором, разделенным на слои, и средства для подачи охлаждающего газа и реагента, о т- личающийся тем, что, с целью интенсификации процесса, он снабжен разделительными коническими перфорированными днищами, на которых расположены слои катализатора с аксиальным направлением реагента, расположенные на расстоянии от нижележащих слоев катализатора и образующие полости с размещенными в них средствами для подачи охлаждающего реагента.
5.Реактор по п. 4, отличающийся тем, что он снабжен закрепленными под днищем поворотными пластинами, центральной трубой, проходящей через слои катализатора с аксиальным ходом реагента, и установленными коаксиально по крайней мере в последнем слое катализатора перфорированными вертикальными стенками, образующими воздушные полости с внутренней стенкой корпуса реактора и с внешней стенкой центральной трубы соответственно, при этом верхний конец трубы закреплен в верхнем днище, а нижний - во внутренней перфорированной стенке.
2Ц
28
Изобретение относится к способу получения метанов и реактору для его получения, в которых катализатора разделяется на несколько последовательных слоев, причем каждый слой имеет днище и коническую диафрагму на расстоянии от свободной поверхности следующего слоя катализатора с образованием полости, к внешней периферии которой подводят охлаждающий газ, так чтобы достичь в указанной полости оптимального смешивания с частично прореагировавшим газом, который прошел в осевом направлении через верхний слой катализатора, В реактор введена труба под верхним слоем катализатора по его центру, разграничивающая внутри массу катализатора нижних слоев от верхнего слоя, а нижний слой или слои с макси- мальныти падением давления преобразованы в слой (слои) в основном с радиальным потоком посредством ввода двух цилиндрических стенок, соосных указанной трубе, в основном перфорированных и образующих воздушные полости с внутренней стенкой оболочки и с внешней стенкой трубы соответственно 2 с.п. ф-лы. 3 з.п. ф-лы, 1 ил. (/
