Реактор Советский патент 1982 года по МПК B01J8/02 

Изобретение относится к конструкциям химических реакторов и может ;быть использовано для получения серп ной кислоты из высококонцентрированного сернистого ангидрида. Известны каталитические трубы для хи мических реакторов, содержащие цилин ры-подложки °с нанесенным на них слоем катализатора IU . Известен также реактор, содержащий вертикальный цилиндрический кор пус, горизонатльные перегородки, зак репленные в верхней и нижней частях корпуса и делящие его на камеры ввода и вывода реагентов и камеру для хладагента, каталитическую трубу-с катализатором, коаксиально установленную в корпусе, и штуцеры ввода и вывода реагентов и хладагента C2J. Недостатком известных устройств является низкая эффективность процесса. Цель изобретения - интенсификация процесса за счет увеличения поверхности контактирования реагентов в тонком слое и равномерного распределения жидкого реагента. Для достижения цели реактор снабжен цилиндрической обечайкой, коаксиально расположенной в камере для хладагента-снаружи каталитической трубы, закрепленной своими концами в горизонтальных перегородках и отделяющей камеру для хладагента от каталитической трубы. Дополнительно катализатор выпол-, нен в виде слоя, нанесенного на наружную поверхность каталитической трубы. Верхний торец цилиндрической обечайки расположен над верхней горизонтальной перегородкой в камере для ввода реагентов в виде гидрозатвора и снабжен распределительной гребенкой. Причем отношение сечения кольцевого зазора между каталитической трубой и цилиндрической обечайкой к диаметру каталитической трубы составляет О ,0 1-0, 1. На чертеже изображен реактор, общий вид, продольный разрез. Реактор состоит из вертикального цилиндрического корпуса 1, горизонтальных перегородок 2 и 3, закреплен ных в верхней и нижних частях корпуса и делящих его на камеры k и 5 ввода и вывода реагентов и камеру 6 хладагента, каталитической трубы 7 с катализатором В, коаксиально установленной в корпусе,-штуцеров 9 15, ввода и вывода реагентов и хладагента, и цилиндрической обечайки 16 коаксиально расположенной в камере 6 ДЛЯ хладагента:снаружи каталитической трубы 7, закрепленной своими концами в горизонтальных перегородках 2 и 3 и отделяющей камеру 6 для хладагента от каталитической трубы 7« Катализатор 8 выполнен в виде слоя нанесенного на наружную поверхность каталитической трубы 7. Верхний торец цилиндрической обечайки 1б расположен над верхней горизонтальной перегородкой 2 в камере 4 для ввода оеагентов в виде гидрозатвора и снаб жен распределительной гребенкой 17. Отношение сечения кольцевого зазора 18 между каталитической трубой 7 и цилиндрической обечайкой 16 к диаметру каталитической трубы 7 составляет 0,01-0,1, Реактор работает следующим образом. При окислении влажных газов в штуцер 10 подается водяной пар. Штуцер 9 при этом заглушен. В штуцер 11 поступают -реакционные газы - смесь сернистого ангидрида и кислорода в стехиометрическом соотношении. Полученная в камере смесь газов и во дяного пара поступает в кольцевой зазор 18 и контактирует с разогретой поверхностью каталитической трубы J, По мере движения реакционных газов по зазору 18 происходит образование серного ангидрида и мгновенное связывание его парами воды в серную кислоту, собирающуюся в виде капель на охлаждаемой стенке цилиндрической обечайке 16 и стекающую в камеру 5. Вывод кислоты осуществляется через штуцер И. Непрореагировавшие газы выходят из аппарата через штуцер 15. В камеру 6 через штуцеры 12 и 13 подается и отводится хладагент, отнима щий тепло с боковой стенки обечайки 16. Каталитическая труба 7 нагревается посторонним источником тепла до температуры 400-900 0. На лабораторной установке, созданной в ОИХФ АН СССР, производительностью 1 кг в сутки (в пересчете на моногидрат серной кислоты), содержащей настоящий реактор, достигается производительность 18 кг кислоты на литр катализатора в сутки. Для промышленных аппаратов этот показатель равен кг/л в сутки. Концентрация получаемой кислоты зависит от количества подаваемого пара и меняется в пределах 80-98%. Экономический эффект заключается в повышении производительности аппарата на единицу реакционного объема катализатора за счет увеличения тем(пературы процесса каталитического окисления до 600-900 С, упрощения аппаратурного оформления в связи с совмещением стадий окисления и абсорбции в одном корпусе, сокращения расходов энергии на транспорт газов и уменьшения объема аппарата и коммуникаций, сокращение производственных площадей и отсутствие вредных выбросов в атмосферу. Формула изобретения 1. Реактор для получения серной кислоты из высококонцентрированного сернистого ангидрида, содержащий вертикальный цилиндрический корпус, го- ризонтальные перегородки, закрепленные Б верхней и нижней частях корпуса и делящие его на камеры для ввода и вывода реагентов и камеру для хладагента, каталитическую трубу с катализатором, коаксиально установленную в корпусе, и штуцеры ввода и вывода реагентов и хладагента, подсоединенные к камерам, отличающийс я тем, что, с целью интенсификации процесса за счет увеличения поверхности контактирования реагентов в тонком слое и равномерного распределения жидкого реагента, он снабжен цилиндрической обечайкой, коаксиально расположенной в камере для хладагента снаружи каталитической трубы, закрепленной своими концами в горизонтальных перегородках и отделяющей камеру для хладагента от каталитической трубы.

2.Реактор по п. 1, отличаю щ и и с я тем, что катализатор выполнен с виде слоя, нанесенного

на наружную поверхность каталитической трубы.

3.Реактор по п. 1, от л и ч а ющ и и :с я тем, что верхний торец цилин/ рической обечайки расположен над верхней горизонтальной перегородкой в камере для ввода реагентов в виде гидрозатвора и снабжен распределительной гребенкой.

k. Реактор по пп. 1 - 3, 6 т л и чающийся тем, что отношение сечения кольцевого за.зора между каталитической трубой и цилиндрической обечайкой к диаметру каталитической трубы составляет 0,01-0,1.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Заявка ФРГ ff 2552б1 6, кл. В 01 J 8/02, 13.07.78.

2.Патент Японии № 46-2325. ,кл. 16 В 511, 21.01.71.

10