Реактор с кипящим слоем катализатора Советский патент 1978 года по МПК B01J8/24 

Изобретеиие относится к конструкции реактора с кипяпдпм слоем катализатора, иримепяемого для высокоэффектнвиых эндотермических процессов, в частности для получения синтез-газа и водорода методом паровой конверсии метаиа или других углеводородов в производстве аммиака, метаиола и других сиитетических продуктов и в ироизводстве водорода.

Известен реактор (печь) с кипящим слоем катализатора, имеющий цилиндрический корпус с внутренней изоляцией, внутри которого соосно с ним установлена заполненная катализатором цилиндрическая реакционная камера (реакторная колонка). Реакциопиая ка.мера окружена камерой сгорания (пламенной трубкой), состоящей из отдельных обечаек с кольцеобразно расположенными щелями. В нижней части камеры сгорания расположены главные горелки, а на боковой поверхности - вспомогательные.

Известная конструкция реактора имеет относительно малую, приходящуюся на едииицу объема катализаториого пространства теплообмеииую иоверхиость, соответствующую цилиндрнческой поверхности реакционной камеры, у которой подогрев осуществляется через цилиидрические стенки. Такой подогрев вынуждает увеличивать отношение высоты реактора к его диаметру. При высоких отношениях

высоты реактора к его диаметру возрастают также скорости газа по сечению anHapaia. Однако увеличение скоростн газа донустнмо только при неподвижном слое катализатора, а в условиях книяпдего слоя необходимо увеличивать диаметр частиц катализатора (это ухудшает ;еплонереход от стенкп реактора к реакционной смеси, определяющей дальнейшее увеличение необходимой поверхности теплообмена).

Цель изобретения - иитенсификация технологического нроцесса конверсии, а также упрощение конструкцни реактора путем нсключения необходимости в компеисациониых устройствах.

Для достижен я указанной целн реакционная камера свободно размещена в кольцевом пространстве етенками корпуса и конвективной камеры.

Камера сгорания соединена с конвектнвной камерой сообщенными между собой кольцевыми зазорами, образовапными стенками реакционной камеры и стенкой конвективной камеры с одной стороны п футеровкой корпуса - с другой.

Горелочное устройство камеры сгорания н реакционная камера прикреплены к крышке реактора, а конвективная камера соединена с днищем реактора. Для утилизации тепла отходящих дымовых газов внутри конвективной

камеры установлены теплообменные поверхности.

Предлагаемый реактор интенсифицирует процесс игровой конверсии, а также обеснечивает необходимую скорость газов и тенлоотдачу к стенке реактора тенловым излучением от нагретой футеровки и поверхности конвективной камеры. Кроме того, двойной обогрев кольцеобразной реакционной камеры снижает расстояние от поверхности нагрева до любой точки кипящего слоя катализатора, что фактически снимает его тепловое сопротивление.

На чертеже показан предлагаемый реактор, общий вид.

Реактор состоит из корпуса 1 высокого давления и съемиой крыщки 2, футерованных с внутренней стороны (с зазором) теплоизоляционным материалом. Крышка реактора снабжена щтуцерами 3-6, соответственно для ввода топливного газа, для вывода дымовых газов, для вывода конвертированного газа и для вывода воздуха из зазора. Внутри штуцера 5 соосно с ним установлен трубопровод 7 для ввода исходного сырья, а внутри реактора соосно с ним размещена прикрепленная к крыщке 2 кольцеобразная реакционная камера 8, верхняя часть которой футерована теплоизоляционным материалом. В нижней части реактора установлена распределительная решетка 9, па которую уложен катализатор. Трубопровод для ввода сырья проходит сквозь слой катализатора и в нижней части реакционной камеры соединяется с распределительпым кольцом 10, снабженным отверстиями.

С целью компенсации температурных удлинений прикрепленная к крышке 2 реакционная камера 8 свободно размещена в кольцевом пространстве между футеровкой корнуса и конвективной камерой 11, установленной в

корпусе реактора соосно с ннм и соединенной с днищем корпуса.

Природный газ с паром или другое исходное сырье вводят через трубопровод 7 в нижнюю часть реакционной камеры, где газ раснределяется но кольцу 10 и через отверстия в нем проникает нод решетку 9, а затем - в зону катализатора. В зоне находящегося в кипящем состоянии катализатора за счет тепла,

подводимого дымовыми газами, происходит основной технологический нроцесс, нанример конверсия метана. Конвертированный газ выводят через штуцер 5. Часть своего тепла этот газ отдает исходному сырью, нодаваемому на

конверсню по трубопроводу 7.

ТоплиБпый газ через штуцер 3 поступает в раснределительиое кольцо 12 и затем в горелки 13, где происходит его сжигание.

Дымовые газы омывают реакционную камеру, отдавая свое тепло через ее стенки исходному сырью и катализатору. Затем дымовые газы поступают в конвективную камеру, где дополнительно отдают свое тепло через теплообменные поверхности 14 и 15 иагреваемым

средам, и выходят через штуцер 16. Для охлаждения корпуса реактора в зазор через штуцер 17 подают воздух.

Формула изобретения

Реактор с кипящим слоем катализатора, содержащий корпус, внутри которого размещены камеры сгорания, реакционная и конвективная, и съемную крышку, отличающ и и с я тем, что, с целью интенсификации процесса, реакционная камера размещена в кольцевом пространстве между стенками корпуса и конвективной камеры, снабженной теплообменными поверхностями.

3