SU1637657A3 - Трубчатый реактор - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к конструкции трубчатого каталитического реактора, может быть использовано дл  получени  окиси этилена и позвол ет снизить процесс теплоотдачи за счет обеспечени  низкотурбулентного режима. Реактор содержит корпус, внутри которого в трубных досках закреплены трубки с катализатором, и камеру охлаждени . Реактор снабжен распределительной камерой, размещенной под камерой охлаждени  и выполненной в виде обечайки с двум  пластинами и закрепленными в них трубками, установленными соосно с трубками с катализатором. 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к конструктивному выполнению трубчатых реактб- ров дл  проведени  экзотермических химических реакций, в частности дл  проведени  в нем процесса каталитического окислени  этилена до окиси этилена„

Целью изобретени   вл етс  снижение процесса теплоотдачи за счет обеспечени  низкотурбулентного режима .

На фиг,1 показан схематически реактор; на фиг„2 - график рабочей характеристики реактора.

Реактор 1 содержит трубки 2. Кажда  трубка уплотнена в виде впускной 3 и выпускной 4 трубных решеток. Внутренние отбойные перегородки 5 и 6 раздел ют нижнюю часть обечайки на зоны распределени  и охлаждени . Отбойна  перегородка 5 и выпускна  трубна  решетка 4 определ ют зону

распределени , а отбойна  перегородка 5 и отбойна  перегородка 6 - зону охлаждени . Вода дл  питани  котлов , имеюща  температуру 168°С, подаетс  в зону распределени  по трубопроводу 7у где она распредел етс  с минимальным нагревом так, что вод ной пар проходит через круговое отверстие в отбойной перегородке 5. где кажда  трубка проходит чепез перегородку ,, Наружный диаметр трубки составл ет 38,1 мм, а диаметр отверсти  - около 38.9 мм5 что достаточно дл  создани  необходимого равномерного распределени  воды дл  питани  котлов.

Вода проходит вверх, в основном, в ламинарном режиме течени , прилега  к трубке, с которой она взаимодействует , получа  тепло дл  повышени  температуры почти до точки кипени .

с& со i

О5

СД

ы

ы

Магистральна  рециркул ционна  вола дл  питани  котлов подаетс  выше отбойной перегородки 6 к главному теплоотводному участку, ограниченному впускной трубной решеткой 3 и отбойной перегородкой 6, где вода кипит и отводитс  в виде пара через трубопровод 8. Длина каждой трубки соетавл ет 10,6 м, из которых 8 м наполнены серебр ным катализатором на носителе, имеющим 6-8 мм подложку, котора  откалибрована дл  обеспечени  хорошего контактировани , но без чрезмерного ограничени  потока газов, проход щих через трубку. Зона подогрева имеет длину приблизительно 0S6 м, котора  может варьироватьс  в зависимости от уровн  воды на внетрубной стороне. Подогрев подвод т к питательным газам на площади, котора  уплотнена инертным материалом , подобным тому, который используют в качестве носител  катализатора .

Зона охлаждени  между отбойными перегородками 5 и 6. имеет длину . 1,5 м, а трубки наполнены инертными частицами, которые используют при подогреве о Цель включени  инертного материала в обе зоны состоит в облегчении теплопередачи к или от жидкостей , проход щих на внетрубной стороне , т.е. дл  получени  тепла от пара в зоне подогрева и отдачи тепла воде дл  питани  котлов в зоне охлажде ни с Отрезок каждой трубки, простирающийс  в зону распределени , предпочтительно оставл ть свободным от любого инертного материала, который должен содействовать теплопередаче. Любой твердый материал в трубке 2 не должен нарушать течение газов в значительной степени с тем, чтобы получить желаемую микротурбулентность . Скорость газов внутри трубок замедл етс  от 3 м/с при прохождении через пространства между инертными частицами в зоне охлаждени  до 1 м/с в незаполненной зоне распределени . Поэтому коэффициент теплопередачи понижаетс  на 90%.

Скорость воды дл  питани  котлов на внетрубной стороне зоны распределени  также поддерживают низкой (т.е. при низкотурбулентном течении дл  того, чтобы свести до минимума теплопередачу на внетрубной стороне Таким образом, зона распределени 

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

служит дл  разделени  воды дл  питани  котлов на множество водных потоков (один дл  каждой трубки), которые текут вертикально в зону охлаждени  и охлаждают отход щие газы.

Реактор при окислении этилена работает следующим образом.

Свежее сырье, содержащее потоки этилена и кислорода, направл етс  через трубопровод 9 и соедин етс  с рециркул ционными газами в трубопроводе 10 с содержанием,%: этилен 15- 30; кислород 7-9; СО 5-15; аргон 5-15 с балансом азота и метана. Температура и давление комбинированного питательного потока составл ют 180°С и 22 кг/см2 манометрического.

Газы вход т в открытую часть над впускной трубной решеткой 3 и проход т в трубки 2 реактора, где нагреваютс  до температуры около 240°С. Реакци  начинаетс  в верхней части зоны реакции. Теплота реакции отводитс  кип щей Bonofij подперживаемой при температуре около 240°С и манометрическом давлении 34,5 кг/см2 при помощи регул торов давлени  (не показаны). Температура отход щих газов на выходе зоны охлаждени  (т.е. отбойной перегородки 6) составл ет 245°С.

Газы проход т вниз по каждой трубке 2 противоточно к воде дл  питани  котлов, протекающей вверх от зоны распределени ; тем самым охлажда  газы до 235°С с одновременным нагреванием воды дл  питани  котлов до 240 С. Температура отход щих газов измен етс  на очень малую величину от одной трубки до другой, потому что поток воды распределен пропорционально потоку газа и температура воды может только повышатьс  до точки кипени , котора  ограничивает теплопередачу. Газы вход т в зону распределени , где благодар  намеренно низкой теплопередаче происходит дальнейшее охлаждение до 0,3-3,5°С нижней части трубки 2.

Вода дл  питани  котлов распредел етс  пропорционально потоку газа при прохождении через круговые отверсти  между трубами и горизонтальной отбойной перегородкой 5. Температура повышаетс  от 168 С до впуска до 171 С около обечайки и до 189 С в центре реактора. Газы охлаждаютс  почти одинаково. Газы выход т из каждои трубки в выпускное пространство реактора где они смешиваютс  и затем отвод тс  через трубопровод 11 дл  восстановлени  окиси этилена.

На графике (фиг.2) показана рабоча  характеристика предлагаемого реактора по сравнению с известным, отличающимс  тем, что трубки в зоне распределени  уплотнены инертным материалом вместо того, чтобы быть незаполненными. Эффект вызывает температурное колебание между газом в обечайке и на средней линии, равное 14,3°С, по сравнению с 3,8°С, когда трубки пустые. Если отход щие газы вход т в зону распределени  при 235°С, газ в трубках р дом с обечайкой охлаждаетс  до 215°С, тогда как в трубках около средней линии температура составл ет 230°С.

Больша  разность температуры обусловлена только уплотнением в трубках, наход щихс  в зоне распределени , вследствие этого возрастание коэффициента теплопередачи крайне нежелательно „ Если определенна  максимальна  температура не должна превышать, например, 230°С, тогда рабоча  температура в реакторе должна быть ограничена до величины на Ю°С ниже, чем в изобретении. Долговечность катализатора укорачиваетс , так как температуру нельз  повысить настолько, насколь10

15

20

25

30

ра, когда тот стареет. Реактор под 1 жен в большой мере опасност м, св  занным с избыточно высокими темпер турами на выходе, а именно это пот ри производства и потенциальное ра рушение оборудовани .

Указанные температуры - типичны дл  начальных условий работы со све жим катализатором, сравнительные ра ности в температурах будут обнаруже ны, когда катализатор состаритс . Поскольку температуры в среднем выше в это врем , опасности станов тс  большими, и предлагаемый реактор имеет большие преимущества.

Claims (1)

1. Формула изобретени

   Трубчатый реактор дл  осуществле ни  экзотермических химических реак ций в паровой фазе, содержащий корпус , внутри которого в трубных досках с зазором закреплены трубки, за полненные катализатором, и камеру охлаждени , расположенную под нижне трубной решеткой, отличающийс  тем, что, с целью снижени  процесса теплоотдачи за счет обеспечени  низкотурбулентного режи ма, он снабжен распределительной ка мерой, размещенной под камерой охлаждени  и выполненной в виде обечайки с двум  пластинами и закрепленными в них трубками, установленко это необходимо дл  того,чтобы проти- ными соосно с трубками, заполненны10

   5

   20

   5

   0

   ра, когда тот стареет. Реактор подвер- 1 жен в большой мере опасност м, св занным с избыточно высокими температурами на выходе, а именно это потери производства и потенциальное разрушение оборудовани .

   Указанные температуры - типичные дл  начальных условий работы со свежим катализатором, сравнительные разности в температурах будут обнаружены , когда катализатор состаритс . Поскольку температуры в среднем выше в это врем , опасности станов тс  большими, и предлагаемый реактор имеет большие преимущества.

   Формула изобретени 

   Трубчатый реактор дл  осуществлени  экзотермических химических реакций в паровой фазе, содержащий корпус , внутри которого в трубных досках с зазором закреплены трубки, заполненные катализатором, и камеру охлаждени , расположенную под нижней трубной решеткой, отличающийс  тем, что, с целью снижени  процесса теплоотдачи за счет обеспечени  низкотурбулентного режима , он снабжен распределительной камерой , размещенной под камерой охлаждени  и выполненной в виде обечайки с двум  пластинами и закрепленными в них трубками, установлен ными соосно с трубками, заполненны

   восто ть потери активности катапизатоми катализатором.

   Фиг. 1

   °С

   240

   230 220 210

   240 230

   220 210