Аппарат для проведения каталитических реакций между газами под давлением и при повышенной температуре Советский патент 1934 года по МПК B01J8/08 

Для осуществления в крупном масштабе каталитических реакций между газами под давлением и при повышенной температуре употребляют следующий ряд аппаратов, расположенных в открытой или замкнзтой цепи: аппарат для катализа, холодильник, в коем поступающие из аппарата для катализа газы охлаждаются до надлежащей температуры; сборник, в коем собираюгся продукты, которые образовались ваппарате для катализа и сконтёнсировались в холодильнике. В частном случае в цепь могут входить и другие аппараты, как аппараты для обмена тепла, в которых направляемый в аппарат для катализа газ нагревается за счет тепла газа, выходяш,его из этого аппарата, газоочистители и т. п.

В случае, если употребляемые аппараты установлены в замкнутой цепи, оказывается необходимым применение, центробежного насоса или подобного равнозначащею приспособления, обеспечивающего циркулирование i азов. Теперь найдено, что возможно сконструировать аппарат, выполняющий все функпии, которыев замкнутых цепях вышеназванных аппаратов поручены аппарату для катализа, холодильнику, сборнику, центробежному насосу и аппарату для- обмена тепла. Такой аппарат может быть выполнен различным образом. В качестве примера на прилагаемых чертежах на фиг. 1 и 2 при1едены вертикальные поперечные разрезы двух основных форм выполнения.

На фиг. I, к кот рой относится приводимое ниже описание, 1-стальная труба, которая может противостоять давлению находящихся внутри самой трубы газов и сверху закрыта крышкой 2,

(145)

а снизу крышкой 3. Концэнтрично с трубой 1 установлена труба 4, к нижней части коей прикреплен усеченный конус 5 со снабженным отьерстием 7 меньшим основанием 6. Концентрично с трубой 1 расположены, кроме того, трубы 8, 9, 10 и 11. Труба 8. снабженная термоизолирующим покрытием, на верхнем конце открыта, в то время как снизу она закрыта усечгнным конусом ;2 и круглым дном 13, к которому приварена нижняя часть трубы П. Так же, как и труба 10, о которой речь будет дальше, части 12 и 13 должны быть снабжены изоляцией. Труба 9 внизу, закрыта диском 14, который в своей середине имеет отвечстие, через которое плотно проходиг труба И. Труба 10 снизу открыта. Труба 11 1 меет ьнизу отверстия 15, 15. которые сообщают замкнутое ею пространство с пространством, расположенным между деталями 12 и 14. В верхней части аппарата НЕХОДИТСЯ тело 16, кольцеобразный выступ 17 перекрывает свободное npoCTpaKCTLO между верхними концами труб 4 и 9. Тело 16 закрывает сверху также пространство между трубами 10 и 11 и снабжено двумя отверстиями 18 и 18, через которыг проходят две термопары 19 и 19. В теле 16, кроме того, имеются отверстия 20. которые связывают пространство между трубами 1 и 4 с таковым между трубами 9 и 10. В замкнутом трубой 11 цилиндрическом пространстве находится электрическое нагревательное приспособление. В нижней части аппарата находится, как указано на чертеже, образованный особой частью 23, поддерживаемой крышкой 3, диффузионный конус 22. В пространстве, находящемся между трубами 1 1И 4,

находится выполненный любым образом холодильник, который может занимать так5ке часть ьнутренней полости трубы 1, расположенную ниже лоЕерхности 5. В р-ле примера на чертеже изображен Е j;4i.i 2-, че,5ез который течет любая холодная жидкость, 1;ходяш.ая через патрубок 25 и 1 ыходящая через патрубок 26. Конструкция холодильника должна пелесообразиым образом предотвращать соприк( сыовение находящихся в пространстве, расположенном между трубами I и 4, газоп с внутренней поверхностью .трубы 1. Как труба 1, так и крышка 2 могут быть снабжены охлаждаюишми присаособленнями, которые независимы или зависи41ы от охлаждающего приспособления, находяш;сгося в прострпнстве, расположенном между трубами 3 и 4. Проходящая через нижнюю крыщку 3 труба 27 служит для ввода катализируемых rajoB в аппарат. Эта труба имеет на своем конце сопло 28. которое вместе с особой частью 23 является гастояшим эжектором, снаЗженным диффузионным конусом 22 и засасывающими каналами 29. Катализируемые газы подходят к соплу сжатыми под да1-лением, которое выше господствующего в аппарате и следовательно, при входе в аппарат они расширяются и часть их потенциальной энергии нрепращается в кинетическую, которая используется эжектором для циркуляции находящихся в самом аппарате газов. 110средство1 не приьеденного на чертеже приспособления возможно передвигать сопло 28 вдоль его оси, так что изменяется положение самого сопла относительно диффузионного конуса; внутри сопла находится регулировочная игла, которая также передгигаться вдоль своей оси посредстьом особого (не изображенного па чертеже) прис11особл:ния. Посредством обоих этих п ;ис11особленкй возможно в самых широких размерах изменять как скорость циркулирующих газов, так и отношение между объем-|Ми )азов - оставленного циркулировать и свежг введенного.

Как видно из чертежа, идущие из компрессора газы, которые смешаны с i адлежащим количеством газов, уже находящихся в аппараге, проходят сперва пространство. расположенЕюе между поверхностями 5 и 12, и затем прострагства, располом.епные междз трубами 4 и 8, 8 и 9 и между поьерхнсстями 12 и 14. Через отверстия 15 они пиьадают заге.ч ЕО Bj:yTpsi нее пространство трубы 1, коем находился электрическое i-aгреьателыгоз приспссобленке. Из этого прострянстьа о; и выходят через располо;1сенные в верхней части тр, бы 11 отверстия 30 и проходят затем пространство располокенное между трубами 10 и 11, в Котором находится катализатор. После этого газы проходят пространство, расположенное между трубами 9 и 10. и через от1ерстия 20 прихсдят в пространство, расположенное между трубами 1 и 4, 1де они охлаждаются до надлежащей температуры, благодаря охлажлающи.м приспособлениям, о которых шла речь i ыще. Во время этого охлаждения образовавщиеся ссе-динения выделяются в жидком состоянии и собираются в свободном Пространстве 31, откуда они извлекаются посредством трубы 32. Газы засасываются теперь через каналы 29 входящими газами и CHOI а циркулируют через аппарат уже описанным образом.

Между газами, протояяшими через пчостранство, расположеннсе между трубами 8 и 9, и теми, которые проходят между трубами 9 и 10, имеет место обмен т пла, благод ;)я которому пслед; ие из назва. н.лх газов отдают свое тепло первым. Поэтому полезно снабжать трубу Q пережимами, жолобами и т. д., которые уоеличиьают ее поверхность, а также снабжать ими частично или полностью трубу 4, благодаря чему газы, проходящие через прострянство между этой трубой и трубой I, лучше отдают часть своего тепла гйзам, находящимся в пространстве, расположенном между той же трубой 4 и трубой 8

Как уж указывалось, фиг. 2 изображает дру1у1о форму выполнения того же аппарата, ко:орая отличается от предыдущей главным образо1 дЕумя металлическими частями 33 и 34, из коих первая расположена сверху, другая-снизу и из коих каждая снабжена дьумя рядами отверстий (как это показано на чертеже); эти части служат для того, чтобы связывать между собой последовательно проходимые газами пространства. Положение и цепь каждо;о из обоих рядов отверстий очевидны при рассмотрении чертежа, согласно которому каждая кз двух частей, на которые самый чертеж делится своей осью, изображает поперечное сечение, исполненное так, что оно показывает одно отверстие каждого из названных выще рядов.

Фиг. 3 и 4 изображают две различные формы выполнения холодильника для одновременного охлаждения трубы 1 и проходящих через пространство между трубами 1 и 4 газов. В иуоЗ.аженной на фиг. 3 форме выполнения концен трично с трубой 1 расположена труба 35, которая, хотя сама по себе и неспособна противостоять давлению, которому она подвергается, упруго на него отзываясь, передает его трубе I (которая должна противостоять давлению) и в своих деформациях может к ней npt способиться, так что Между находящимися в соприкосновении с трубами 1 и 35 поверхностями всегда осуществляется согершенное уплотнение. На наружной стенке трубы 35 предусмотрен ряд каналов, через которые направляется холодная жидкость, служащая для охлаждения газов и трубы I до надлежащей температуры. На фиг. 4 труба 35 заменена трубами 36 и 37. В обеих указанных формах выполнения пелесооб азнЬ. чтобы соприкасающиеся с газами поверхности были снабжены не ежимами или жолсрами. Этим типом охладит лл безусловно устранено непосредст1енное соприкосновение между газами и внутренней поверхностью трубы 1.

В приведенных здесь примерах газы проходят шесть раз нижнюю часть тp бы, в коей имеют место как реакции, так и получение обратно тепла; можно, однако, построить аппараты, в коих STO пространство проходится значител но большее число раз, Так, газы, вместо того, чтобы итти по путям, указанным на фиг. 1 и 2, которые схематически по1торены на фиг. 5 и 8, могут итти по другим путям, схематически показанным на фиг. 6 и 7. Соответствующие фиг. 6 и 7 формы выполнения не приведены, так как их легко вообразить на основании приведенного на фиг, 1 и 2.

в описанных до сих пор формах выполнения пояснен характер приме) ения настоящею изобретения в случае трубы для синтеза, образованной рядом концентрических помещений, из коих в центральном находится электрическое нагревательное приспособлен е, окруженное кольцевым пространством, в котором находится катализатор, причем этот последний, в свою очередь, Д1|угими кольцевыми пространствами. Однако, предлагаемое изобретение может с тем же успехом применяться при трубках для синтеза такой конструкции, которая отличается от приведенных здесь для описания самого изобретения форм выполнения. Достигнутые употреблением наст( йшего аппарата преимущества следующие; удещевление стоимости установки, так как стоимость аппарата такого типа оказывается всегда ниже суммарной стоимости заменяемых им аппаратов, во-первых, а во-вторых, так как необхонимое для него пространство практически то же, какое требует в установке той же мощности одна труба для катализа; больш я простота установки, так как исключе 1ы все трубопроводы, которые в обычяых схемах для синтеза служат для тою, чтобы связывать между собою различные аппараты; большая лег-. кость соединения между собой всех приспособлений для контроля и управления агрегатом для синтеза, благодаря чему получается экономия рабочей силы. Наконец, уменьщение преодолеваемого сопротивления при циркуляции газов с обусловленной этим экономией ьнергии, необходимой для достижения этой циркуляции.

Предмет патента.

1.Аппаоат для проведения каталитических реакций мгжду газами под дJвлeниeм при повышаиной температуре, снабженный, в целях сообщения циркуляции обрабатываемым газам, эжектором состоящий из выдерживающей давление виещней трубы, внутри которой концентрично расположен ряд труб, на коих в центральной содержится электрическое на.ревательное цриспособление, и она окружена пространством, в котором помещается катализатор, и которое, в свою очередь, окрзжено кольцеьыми пространствами, служащими для обмена через ограничивающие их стенки, отличающийся тем, что наружное кольцевое пространство снабжено охладителем с целью конденсации частично охлажденных уже ьо внутре них кольцеьых пространствах продуктов реакции, для сбора которых аппарат имеет камеру, расположенную между нижними концами назьанных выще внутрегних труб и нижней крышкой аппарата, в каковой камере расположен и вышеназванный эжектор.

2.Форма выполнения аппарата, означенного в п. 1. отличающаяся тем, что охладитель состоит из трубы 35 (фиг. 3), прилегающей к выдерживающей давле; ие трубе 1 и снабженной на внещгей поверхности каналами, образующими совместно с внутренней стенкбй трубы 1 змееьик для циркуляции ох.чаждающей жидкости.

/9

/

Фиг.2

1Й1

Фиг4