РЕАКТОР ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ КАТАЛИТИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

Изобретение относится к внутренним устройствам реакторов для проведения каталитических процессов в стационарном слое катализатора и может быть использовано в химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей отраслях промышленности.
Известен реактор для проведения каталитических процессов, включающий центральную трубу (ЦТ), имеющую два участка: участок для ввода сырья с открытым торцем, и рабочий участок с заглушенным торцем. Рабочий участок выполнен перфорированным. [Описание полезной модели к патенту №2102131, РФ, 6 B01J 08/02, 1998 г.]
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относятся высокие скорости потока сырья из отверстий, выполненных на рабочем участке ЦТ, в слой загруженного в корпус реактора катализатора, который размещен вокруг ЦТ, что приводит к неравномерному распределению реакционной смеси по объему катализатора, что уменьшает срок службы и повышает его расход.
Известен реактор для проведения каталитических процессов, включающий центральную трубу, рабочий участок которой имеет заглушенный торец и ступенчатый гаситель скорости потока сырья, выполненный в виде коаксиально установленных при помощи распределительных колец внутренней и выходной трубы с площадью перфораций не менее 20% от ее поверхности, снабжен щелевым каналом, выполненным в виде коаксиально установленного на выходной трубе и подкрепленного шпангоутами, опирающимися на ее поверхность, цилиндрического кожуха, изготовленного из продольных стержней треугольного сечения, вершины которых направлены вовнутрь, а величина щелевого зазора между стержнями составляет 30…80% от минимального размера катализатора, при этом суммарная площадь щелей экрана превышает площадь перфорации выходной трубы. [Описание полезной модели к патенту №2321445, РФ, 7 B01J 8/02, 2006 г.]
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится сложность конструкции, связанная с установкой гасителя скорости. Кроме того, данная конструкция не позволяет наиболее полно использовать удаленные от ЦТ слои катализатора, что повышает его расход.
Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков и принятому за прототип, является реактор для проведения каталитический реакций, включающий центральную трубу, рабочий участок которой имеет заглушенный торец и ступенчатый гаситель скорости потока сырья, выполненный в виде коаксиально установленных при помощи распределительных колец внутренней и выходной трубы с площадью перфораций не менее 20% от ее поверхности. [Описание полезной модели к патенту №2217229, РФ, 7 B01J 8/02, 2006 г.]
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится наличие отверстий в выходной трубе, площадь которых достигает не менее 20% от ее наружной поверхности, может привести к попаданию катализатора в полость ЦТ при его загрузке. Кроме того, поток сырья на выходе из ЦТ недостаточно равномерно распределяется по объему окружающего ее катализатора, тем самым снижается срок службы катализатора, а значит, повышается его расход.
Техническим результатом предлагаемой конструкции реактора для проведения каталитических процессов является снижение расхода катализатора за счет увеличения его срока службы путем равномерного распределения реакционной массы по объему катализатора в процессе его работы.
Поставленный технический результат достигается тем, реактор для проведения каталитических процессов, содержащий цилиндрический корпус, внутри которого коаксиально установлена центральная перфорированная труба, заглушенная с одного конца и соединенная другим концом с патрубком ввода сырья, перфорированные желоба, расположенные по образующей корпуса, один конец которых закрыт, а другие соединены трубными перетоками с термокомпенсаторами со сборным коллектором и патрубоком вывода продуктов реакции, катализатор, патрубок для выгрузки катализатора и гаситель скорости потока, при этом гаситель скорости выполнен в виде перфорированной гильзы, установленной с возможностью поворота вокруг центральной перфорированной трубы на длину дуги, равную диаметру отверстий в перфорированной трубе.
Выполнение гасителя скорости в виде перфорированной гильзы, установленной с возможностью поворота вокруг центральной перфорированной трубы на длину дуги, равную диаметру отверстий в перфорированной трубе, позволяет регулировать скорость подачи реакционной массы в слой катализатора через отверстия переменного сечения, и, по мере срабатывания катализатора, перекрывать отверстия в перфорированной трубе поворотом гильзы относительно этой трубы. Уменьшение сечения отверстий приводит к увеличению скорости реакционной массы в них и вовлечению в реакционный процесс периферийных слоев катализатора, тем самым повышается полнота его использования по всему объему реактора.
Таким образом, за счет изменения сечения отверстий, снижается расход дорогостоящего катализатора и увеличивается срок его службы.
На фиг. схематически изображен заявляемый реактор для проведения каталитических процессов.
Реактор содержит цилиндрический корпус 1, коаксиально корпусу установлена центральная перфорированная труба 2, соединенная одним концом с патрубком ввода сырья 3, а другой конец трубы 2 заглушен и опирается на патрубок вывода продуктов реакции 4 из реактора. Центральная перфорированная труба 2 снабжена гасителем скорости потока, включающим в себя перфорированную гильзу 5 и устройство для поворота гильзы 6. По образующей корпуса 1 установлены перфорированные желоба 7. Верхние концы желобов закрыты, а нижние их концы соединены трубными перетоками 8. Трубные перетоки 8 снабжены термокомпенсаторами 9 и соединены другим концом с со сборным коллектором 10. Сборный коллектор 10 соединен с патрубком вывода продуктов реакции 11. Слой катализатора 12 заполняет свободное пространство реактора. В днище реактора выполнен патрубок для выгрузки катализатора 13.
Реактор работает следующим образом. Исходный поток входит в реактор через патрубок 3 и, пройдя через отверстия центральной перфорированной трубы 2, проходит через слой катализатора 12 и попадает в желоба 7, а затем в трубные перетоки 8. В случае, когда слой катализатора 12, прилегающий в центральной перфорированной трубе 2, не выработал свой ресурс, отверстия центральной перфорированной трубы 2 не перекрываются поворотом перфорированной гильзы 5. В случае, когда активность слоя катализатора 12, прилегающего к центральной перфорированной трубе 2, снижается, при помощи устройства для вращения гильзы 6 уменьшают площадь перфораций центральной перфорированной трубы 2 и исходный поток, за счет увеличения скорости, достигает неиспользованных периферийных участков слоя катализатора 12. Из трубных перетоков 8 поток поступает в сборный коллектор 10 и выводиться из реактора через патрубок вывода продуктов реакции 11.
Таким образом, путем изменения площади перфораций, варьируются значения скорости исходного потока сквозь отверстия центральной перфорированной трубы. Благодаря этому катализатор используется наиболее полно по всему объему реактора, снижается его расход и увеличивается время между его заменой на свежий катализатор.