PL83843B1 - - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest reaktor do syntezy amoniaku posiadajacy wymiennik ciepla oraz ko¬ mory reakcyjne ze zlozami katalizatora.

Znane sa liczne rozwiazania reaktorów do synte¬ zy amoniaku rózniace sie polozeniem' pionowym 5 lub poziomym calosci reaktora oraz ukladem we¬ wnetrznym jego elementów. Elementy te sa zwykle zamkniete w odrebnym naczyniu niskocisnienio- c.t wym i wraz z nim umieszczone luzno w naczyniu wysokocisnieniowym. Elementy te wraz z naczy- 10 niem niskocisnieniowym nazywa sie potocznie wnetrzem reaktora. Nazwa ta jest stosowana w dal¬ szym ciagu niniejszego opisu.

Sposród znanych reaktorów przewage nad reak¬ torami pionowymi maja reaktory poziome co wy- 15 nika z tendencji do budowy coraz wiekszych-'jed¬ nostek urzadzenia do syntezy amoniaku.

Reaktor pionowy o wymaganej wydajnosci bylby albo zbyt wysoki i wymagalby kosztownych urza¬ dzen dzwigowych do wyjmowania i wkladania we- 20 wnetrznych czesci, albo posiadalby* srednice zbyt wielka z punktu widzenia mozliwosci wykonania naczynia wysokocisnieniowego. Ponadto, poziome polozenie reaktora ulatwia umieszczenie kataliza¬ tora w zlozach majacych duze powierzchnie po- 25 przeczne wzgledem kierunku przeplywu gazu. Ta¬ kie zloza stawiaja maly opór, dzieki czemu mozna stosowac katalizator bardzo drobnoziarnisty a tym samym bardzo aktywny.

Reaktor o polozeniu poziomym sklada sie z po- 30 ziomego naczynia wysokocisnieniowego oraz umie¬ szczonego w nim naczynia niskocisnieniowego zwa¬ nego wnetrzem, które jest zaopatrzone w wymien¬ nik ciepla w jego koncowej czesci, natomiast w po¬ zostalej czesci wnetrza, w komorach kolejno usta¬ wionych wzdluz osi reaktora i pooddzielanych od siebie pionowymi scianami znajduja sie na rusz¬ tach zloza katalizatora. Gaz wprowadzany do reak¬ tora przeplywa przez wymiennik nagrzewajac sie cieplem, gazu opuszczajacego reaktor po czym ply¬ nie przewodem rurowym wewnatrz wnetrza do ko¬ mory reakcyjnej znajdujacej sie na przeciwleglym koncu wnetrza. W komorze tej przeplywa z góry na dól przez zloze katalizatora i spod rusztu tego zloza kierowany jest do nastepnej komory' ponad zloze itd.

W typowym rozwiazaniu znanego reaktora gaz przechodzac z jednej komory do nastepnej otrzy¬ muje dodatek gazu nieogrzanego doprowadzanego specjalnym przewodem z pominieciem wymiennika w celu obnizenia temperatury. Po przejsciu ostat¬ niej, np. trzeciej komory, gaz przeplywa przez wy¬ miennik ciepla i opuszcza reaktor.

Powyzsze rozwiazanie reaktora do syntezy amo¬ niaku uchodzace za najlepsze ze znanych rozwia¬ zan ma obok zalet wyjasnionych powyzej dwie po¬ wazne wady. W celu wymiany katalizatora nie¬ zbedne jest wyciaganie wnetrza z naczynia wyso¬ kocisnieniowego i to nawet w przypadku, gdy reak¬ tor ma tylko dwie komory, poniewaz tylko jedna 83 84383 843 4 komora reakcyjna znajdujaca sie na przeciwleglym koncu reaktora w stosunku do wymiennika moze byc dostepna przez wlaz od czolowej strony. Cie¬ zar wnetrza wraz z wielotonowym ladunkiem ka¬ talizatora czyni te manipulacje nader trudna a ele¬ menty przewidziane dla jej ulatwienia jak wózki na obu koncach wnetrza, moga byc stosowane tylko dla niezibyt dlugiego reaktora.

Druga wade stanowi koniecznosc prowadzenia gazu wewnatrz reaktora, przewodem o kierunku po¬ osiowym z wymiennika do najbardziej oddalonej komory reakcyjnej. Przewód ten przechodzi pcprzez pionowe sciany oddzielajace komory przy czym wymagana jest szczelnosc w tych przejsciach. Po¬ niewaz dylatacja cieplna przewodu w róznych wa¬ runkach uruchamiania i pracy nie jest identyczna z dylatacja poosiowa komór, powstaja szkodliwe naprezenia w elementach wnetrza 'mogace stano¬ wic przyczyne awarii.

Celem wynalazku jest wyeliminowanie wskaza¬ nych niedogodnosci znanego reaktora poziomego.

Cel ten zostal osiagniety. dzieki nadaniu pozio¬ mego polozenia tylko tej czesci reaktora, która za¬ wiera komory reakcyjne oraz dzieki nadaniu polo¬ zenia pionowego czesci reaktora, która zawiera wy¬ miennik ciepla.

Reaktor wedlug wynalazku stanowi bryle wyni¬ kajaca z przenikania sie dwóch prostopadlych do siebie walców, która w przekroju osiowym obu walców przypomina odwrócona litere T. Na wiek¬ szymi poziomym walcu umieszczony jest mniejszy walec pionowy, przy czym nie jest konieczne, aby miejsce przenikania sie walców przypadlo w srod¬ ku dlugosci walca poziomego. Naczynie wysokocis¬ nieniowe reaktora wedlug wynalazku utworzone przez polaczenie dwóch cylindrycznych naczyn cis¬ nieniowych zawiera wnetrze równiez utworzone przez polaczenie dwóch cylindrycznych naczyn ni- skocisnieniowych. Naczynie niskocisnieniowe stano¬ wi bryle o tym samym ksztalcie co wysokocisnie¬ niowe i o wymiarach zafpewndajacych znaczny luz miedzy scianami naczyn wysokocisnieniowych i ni- skocisnieniowych.

Sumaryczna wysokosc reaktora wedlug wynalaz¬ ku na która skladaja sie srednica naczynia pozio¬ mego i dlugosc naczynia pionowego jest stosunko¬ wo niewielka, wobec,czego do montazu i demonta¬ zu elementów wystarczaja niewysokie urzadzenia dzwigowe.

W reaktorze wedlug wynalazku istnieje swoboda dylatacji wszelkich elementów w trzech kierunkach poosiowych od punktu stalego w okolicy miejsca przenikania sie walców, a ponadto istnieje swoboda dylatacji w kierunkach promieniowych. W wyko¬ naniu reaktora wedlug wynalzku o dwóch komo¬ rach reakcyjnych kazda z nioh jest bezposrednio polaczona z wymiennikiem, wobec czego nie ma przewodu wzdluznego, który by powodowal na¬ prezenia w elementach reaktora. Obie komory sa dostepne przez wlazy na koncach naczynia pozio¬ mego, wobec czego wymiana katalizatora jest wy¬ bitnie ulatwiona; odbywa sde nie tylko bez wycia¬ gania wnetrza z naczynia wysokocisnieniowego* ale takze bez otwierania naczynia wysokocisnieniowe¬ go na pelnym jego przekroju.

Odmiana reaktora wedlug wynalazku majaca trzy lub cztery komory reakcyjne nie jest tak korzyst¬ na, jak opisana odmiana z dwoma komorami, lecz pomimo tego jest korzystniejsza od wielozlozónej * odmiany znanego reaktora lezacego.

Potrzeba wzdluznego przewodu wewnatrz reakto¬ ra nie zostala w niej wyeliminowana calkowicie lecz zmniejszona zostala róznica temperatur tego przewodu i wnetrza, co zmniejsza niebezpieczen¬ stwo powstawania szkodliwych naprezen. Zmniej¬ szenie róznicy temperatur wynika z podzialu komór na dwie grupy po obu stronach 'wymiennika.

Przedmiot wynalazku w przykladzie wykonania reaktora o dwóch komorach reakcyjnych jest uwi¬ doczniony na rysunku, na którym fig. 1 przedsta¬ wia reaktor w przekroju plaszczyzna przechodzaca przez osie jego czesci poziomej i pionowej, a fig. 2 przedstawia szczegól reaktora w przekroju (plasz¬ czyzna przechodzaca przez os czesci pionowej pro¬ stopadla do osi czesci poziomej.

Reatkor wedlug wynalazku sklada sie z polaczo¬ nych ze soba dwóch cylindrycznych naczyn wyso¬ kocisnieniowych: poziomego naczynia 1 i pionowe¬ go naczynia 2. Wewnatrz tych naczyn znajduje sie niskocisnieniowe naczynie 3. Naczynie 3 stanowi jedna calosc, choc zlozona z polaczonych ze soba dwóch naczyn niskocisnieniowyeh, poziomego i pio¬ nowego. W naczyniu poziomym znajduja sie ko¬ mory reakcyjne 4, 5. W kazdej z nich na rusztach 6, 7 lezy katalizator tworzac zloza 8, 9. W czesci pionowej jest umieszczony wymiennik 10. Wymien¬ nik 10 jest ustawiony na pionowej rurze 11. Dolny koniec rury 11 spoczywa na wewnetrznej ipowderz- chni naczynia 3 za posrednictwem stopy 12. Pod rusztem 6 znajduje sie przewód 13 do doprowadza¬ nia nieogrzanego gazu. Naczynie 1 ma na' koncach wlazy 14, którym odpowiadaja wlazy 15 naczy¬ nia 3.

Przeplyw gazu wskazuja strzalki. Mianowicie gaz wprowadzany po obu koncaloh naczynia 1 przeply¬ wa miedzy wewnetrznymi powierzchniami naczyn 1, 2, a zewnetrzna powierzchnia naczynia 3. Z tej przestrzeni stanowiacej luz miedzy naczyniami wy¬ sokocisnieniowymi a naczyniem niskocisnieniowym, gaz wplywa do przestrzeni miedzyrurowej wymien¬ nika 10, sfcad po podgrzaniu plynie do komory 4, w której przekracza zloze 8 katalizatora. Spod rusztu 6 gaz plynie do komory 5 ponad zloze 9 spoczywajace na ruszcie 7 a w drodze miedzy jed¬ nym zlozem a drugim miesza sie z gazem nie pod¬ grzanym doprowadzanym przewodem 13 w celu obnizenia temperatury. Po przejsciu przez zloze 9 w kierunku z góry na dól, gaz spod rusztu 7 ply¬ nie do wnetrza rur wymiennika 10 a po przejsciu przez wymiennik opuszcza reaktor.

Obie komory 4 i 5 ze zlozami katalizatora sa lat¬ wo dostepne z obu konców naczynia 1, co umozli¬ wia wymiane katalizatora bez jakiegokolwiek de¬ montazu a jedynie pe otwarciu wlazów 14 i 15.

Z rysunku wynika wyraznie, ze istnieje calko¬ wita swoboda dylatacji w trzech kierunkach osio¬ wych naczynia 3 od stalego punktu podparcia,, któ¬ ry jest wyznaczony dolnym koncem rury 11 zao¬ patrzonym w stope 12. Urzadzenia wewnetrzne oby- t 40 45 50 55 00 6583 843 dwu komór sa proste, co gwarantuje trwalosc tych komór pomimo tego, ze stanowia one najgoretsza czesc reaktora. Nalezy przy tym zaznaczyc, ze w ko¬ morze 4 lub 5 mozna umiescic wiecej niz jeden poziomu ruszt na zloze katalizatora.

Claims (3)

Zastrzezenia patentowe

1. Reaktor do syntezy amoniaku, zawierajacy wymiennik ciepla oraz komory reakcyjne ze zloza¬ mi katalizatora, znamienny tym, ze jest utworzo¬ ny przez polaczenie wysokocisnieniowego poziome¬ go naczynia <1) z ustawionym na nim wysokocis- 10 nieniowym pionowym naczyniem (2), przy czym w czesci poziomej reaktora znajduja sie co naj¬ mniej dwie reakcyjne komory (4, 5) a w czesci pio¬ nowej znajduje sie wymiennik (10).

2. Reaktor wedlug zastrz. 1 posiadajacy przewód rurowy (11) laczacy przestrzen pod ostatnim zlo- zem (9) z wymiennikiem (10), znamienny tym, ze przewód ten ustawiony jest pionowo na wewnetrz¬ nej powierzchni poziomego niskocisnieniowego na¬ czynia (3) bezposrednio lub za posrednictwem sto¬ py (12).

3. Reaktor wedlug zastrz. 2, znamienny tym, ze wymiennik (10) jest ustawiony na przewodzie ru¬ rowym (11). Fml Fig.2 BIBLIOTEKA U«^L Pt: ^ *. -