Реактор Советский патент 1987 года по МПК B01J19/24 

Изобретение относится к конструкциям химических реакторов с мембран ными катализаторами и может быть использовано для получения сверхчистого водорода из газовых смесей. Известны реакторы, содержащие корпус, размещенный в корпусе мембранный катализатор, выполненный в виде фольги, и штуцеры ввода и вывода реагентов. Недостатком известного реактора является малая устойчивость фольг, плёнок и пластин мембранного катализатора к пертепаду давления, возникающему между соседними камерами, особенно при работе под высоким давлением. Вводить же пористые упрочняющие элементы нель зя из-за их вредного влияния на течение каталитических процессов. Известен также реактор, содержащий вертикальный корпус, размещенные в корпусе тонкостенные водородопроницаеМые трубки, коллекторы, к которым подсоединены Водородопроницаемые трубки и патрубки ввода и вывода реагентов. Недостатком известного реактора яв ляется наличие застойных зон по углам реактора, а также недоступность для гидрируемых веществ поверхности трубок, расположенных внутри пучка, что не позволяет эффективно использовать диффундирующий водород в процессе гидрирования. Коэффициент использования водорода, равный отношению количества водорода, вступившего в реакцию, к количеству, прошедшему в зону гидрирования по нашим данным, составляет 0,5-0,6 в указанной конструкции. Кроме того, наличие застойных зон вызывает углеобразование. С целью интенсификации процесса и повьшгения производительности за счет увеличения поверхнс1сти контактироваг ния Водородопроницаемые трубки CB.ep-v нуты в плоские спирали, собранные в пакет, а коллекторы расположены перпендикулярно плоскости спиралей. Спирали могут быть выполнены двухзаходными и в виде спиралей Архимеда. На чертеже изображен продольньй разрез реактора. Реактор для проведения каталитических реакций с участием водорода состоит из вертикального корпуса 1, . размещенных в корпусе тонкостенных ;i. водородопроницаемых трубок 2, коллекторов 3, к которым подсоединены Водородопроницаемые трубки 2, и патрубков 4 и 5 ввода и вывода реагентов. Водородопроницаемые трубки 2 свернуты в плоские спирали, собранные в пакет, а коллекторы 3 расположёны перпендикулярно плоскости спиралей, ко- Т торые могут быть вьтолнены двухзаходными и в виде спиралей Архимеда. Реактор работает следующим образом. Внутрь трубок 2 из сплава палладия через коллекторы 3 подают водород или водородсодержащую смесь. Через па- трубок 4 внутрь корпуса подают вещества, способные присоединять водород, например циклопентадиен, нитробензол и т.д., в виде паров или жидкости. Корпус нагревают. При контакте органических . с поверхностью трубок 2 из палладия или его сплавов, происходит взаимодействие с водородом, диффундирующим через, их стенки. Образующиеся продукты выводят через патрубок 5. Водород, не продиффундировавший через стенки трубок 2, а также другие компоненты водородсодержащей газовой смеси выводят через один из коллекторов 3. При гидрировании нитробензола в реакцию вступает 80% водорода, прошедшего через стенки трубок из палладиевого справа. Лроизводитёльность аппарата по анилину составляет 0,5 кг/ч.л, что в 1,5 раза выше, чем в прототипе. В случае,.когда необходимо вьщёлить водород из газовых смесей, реактор работает следующим образом. Внутрь тонкостенных трубок 2 подают под давлением водородсодержащую смесь, нагревают корпус до температуры 200-500С, при этом через; стенки палладйеных трубок 2 проходит только водород, которьй поступает внутрь корпуса. Продиффундировавший водород выводят через патрубки 4 и 5. Предлагаемый реактор для проведения процессов с переносом водорода имеет следующие преимущества по сравнению с известными конструкциями. При прохождении реагирующих веществ внутри корпуса обеспечивается малое гидродинамическое сопротивление потоку, при этом поверхность палладиевых трубок равнодоступна для реагентов,что обеспечивает максимальньй контакт реагирующих веществ с каталитически активной поверхностью. Эффективное омывание поверхности тонкостенных трубок реагирующим вещесТвом создает условия для повьш1ения коэффициента использования водорода до 0,8.

3 9117964

Плоские спирали расположены вПредлагаемая конструкция позволястопке так, что каждая последующаяет использовать длинномерные трубки

повернута зеркально относительнодлиной 4 м и более , при дипредьщущей на 180, благодаря чемуаметре трубки 1 мм и длине витки смежных спиралей не могут про-5 м диаметр спирали составвалиться друг в друга. Такая упа-ляет 80 мм. ковка обеспечивает более высокое

соотношение поверхности тонкостенныхПредлагаемая конструкция аппарата

водородопроницаемых трубок к объемузгменьшает возможность поломки трубок реактора, что позволяет повысить в .10. в результате вибраций, ударов или

1,5-2 раза съем продуктов с единицыпульсаций в потоке реагирующих веобъема реактора.ществ.

PEAKTOiP для проведения каталитических реакций с участием водорода, содержащий вертикальный ко1)пус, размещенные в корпусе тонкостенные водородопроницаемые трубки, .коллекторы, к которым подсоединены водородопроницаемые трубки, и пат рубки ввода и вывода реагентов, о тл и чающийся тем, что, с целью интенсификации процесса повышения производительности засчет увеличения поверхности контактирова-г ния, водородопроницаемые трубки свернуты в плоские спирали, собранные в пакет, а коллекторы расположены перпендикулярно плоскости спиралей. 2.Реактор по п. 1, о т л и ч аю щ и и с я тем, что спирали выполнены двухзаходными. 3.Реактор по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что спирали выполнены в виде спиралей Архимеда. (Л М со Од