Способ регулирования температурного режима в реакционном устройстве

Способ регулирования температурного режима в реакционном устройстве

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

РРо 1 й4оЗ

Класс 12g, 1

В. Б. Кваша и А. В. Волынский

CllOCOE P ;ÈP0ÂAÍÈß ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА

Р ЕА К Щ И О g Н О М У С Т Р О ",т g Т В

Заявлено 23 августа 1957 г. за ¹ 582389 в Комитет по делам:,.,u пстснпй и открытий прп Совете Министров СССР

С присоединением заявок №№ 58473! п,.98225

При проведении химических pBK4,"É с высокимн тепловыми эффектам:. известные трудности представляют отвод (подвод) тепла реакции и регулирование температурного режима в реакционной зоне.

Теплообмен в реакционных устройствах для ведени; подобных процессов обычно осуществляют при по:нощи кипящих теплоносителей. При применении кипящих теплоносителей Tc ìïåðàòóðíûé режим в реакционной зоне регулируется либо ступенчато (каждая ступень имеет свою систему теплообмена), либэ непрерывно (система ректификационного охлаждения), Многоступенчатые реакционные устройства для ведения процессов иад стационарным слоем катализатора без репиркуляции, имеющие изотермический режим B системе теплообмеиа ступени, являются, в основном, аппаратами с небольшой производительностью единицы катализаторпого пространства. Основное превращение происходит в первых по ходу реагентов слоях катализатора, что приводит к недоиспользованию слоя катализатора и необходимости ведения реакции в тонких слоях (в реакторных трубках малого диаметра).

Рециркуляция приводит к более равномерному превращению по длине реакционного устройства, позволяет намного увеличить производительность единицы катализаторного пространства и уменьшить технологические трудности ведения процесса. Однако рециркуляция связана со значительными энергетическими затратами и увеличением объема кондечсационной аппаратуры.

Ректификационное охлаждение,",вляется недостаточно гибкой с"-.стемой для регулирования на ходу реакционных устройств и в определенных условиях ведения высокоэкзотермических реакций может привести к перегреву реакционной зоны. Кроме того„регулирование температурного режима возможно лишь при подаче реагирующих веществ сверху вниз (прп температурном коэффициенте реакции К„, )1).

No 116463

Предлагается способ непрерывного регулирования температурного режима реакционных устройств для проведения необратимых и обратимых химических превра!!ениц с высокими тепловыми эффектами и температурным коэффициентом KI )1, при подаче реагентов в любом направлении (сверху вниз, снизу вверх, горизонтально и т. д.). 3ToT способ регулирования осущестгляется путем прокачивания через систе Iy теплообмена, заполненную частично или полностью насадкой, кипящего теплоносителя, представляющего смесь не менее двух компонентов с различной температурой кипения, причем теплоноситель и реагепты яме!от одно и то же направление движения. Заданная температура начала реакции должна быть выше температуры начала кипения теплоносителя. По мере прохождения теплоносителя вдоль системы теплооомена, его температура непрерывно повышается за счет накопления в жидкой фазе тяжелокипя1цего компонента вследствие преимущественного испарения легкокппящего компонента, имеющего большую упругость паров. Насадка в системе теплообмена препятствует интенсивной циркуляции теплоносителя вдоль системы, т. е. выравниванию температурного перепада по длине.

Таким образом, для необратимых химических процессов в зоне реакции устанавливается такой температурный режим, при котором реагенты проходят из области низких температур к области более высоких темпер атур.

Л,ля регулирования обрати Iix химических реакций, B которых термодинамические осложнепи11 начинают играть большуio роль при определенном проценте превраг, пияя, теплоноситель подается в различные по высoTе т0 1ки ciicTe iihI теплообмена. При Tolvi в 30Не реакции устанавлиHaåòñÿ вначале повышающийся температурный режим, а по достижении задс1н1!ОГО прОце11та превращения — П01!ижа. ощиЙся.

На. фиг. 1 приведена схема реакционного устройства для проведения, например, синтеза углеводородов из СО и Н па стационарном слое катализатора; на фиг. 2 — схема реакционного устройства для проведения, например, синтеза углеводородов из СО и Н па стационарном слое катализатора D жидкой фазе; па фиг. 3 — схема реакционного устройства, наIIpHMep, TI.!iII 0кчсления ЬО B ЗОЗ ia c BU,HOIIapi!Oui cJIOe катализатора.

По первой схеме реагенты 1 проходят реакционное устройство 2 сверху вниз. Б реакторных трубках 8 размещен катализатор. Система

1еплообмеиа заполнена насадкой 4. Теплопоситель забирается насосом 5 из нижнего коллектора о и через теплообменник 7 и распределительное устройство 8 подается в верхцю1о часть системы теплообмена.

Паровая фаза через верхний коллектор 9 пс!"тупает в конденсатор

10, а конденсат — в распределительное устройство.

По второй схеме реагенты 1 проходят реакционное устройство 2 снизу вверх. Катализатор 11 одновременно является насадкой системы теплообмена. Легколетучие продукты реакции совместно с паровой фазой теплоносителя через сепарациоп ую часть 12 рсакционного устройства и конденсатор 10 поступают в разделительный сосуд И, а газообразные продукты 14 реакции удаляются. Теплоноситель подается в реакционное устройство насосом 5 через распределитель 15. жидкая фаза теплоносителя совместно с тяжелокипящими продуктами реакции соединяется с конденсатом и поступает на разделение в ректификационную колонну И, в которой из теплоносителя выделяются продукты реакции через штуцеры 17, 18, 19 и 20.

По схеме 3 реагенты 1 проходят реакционное устройство 2 снизу вверх. В реакторных трубках 3 ра- ìåùåí катализатор. Система теплообмена заполнена насадкой, меняющей свои линейные размеры по высоте.

Насадка 4 имеет меньший свободный объем, чем насадка 21, ТеплоносиМ !1б4бЗ тель подается в реакционное устройство насосом 5 через распределительные устройства 15. Жидкая и паровая фазы поступают в разделительный сосуд 22 с теплообменным устройством. Паровая фаза конденсируется в конденсаторе 10 и присоединяется к жидкой фазе.

По предлагаемому способу контроля температурного режима в реакционном устройстве регулирование процесса осуществляется: подбором компонентов теплоносителя; скорость о прокачивания теплоносителя; подбором насадки (кольца Рашига, тарелки н т. п.); давлением инертного газа (азот, углекислота и т. и.) нли применением вакуума: подачей регулируемых количеств кипящего теплоносителя в различные по высоте точки системы.

Предлагаемый способ регулирован!» т плового режима х!Ожет найти применение для экзо-и эндотермических реакций с температурны;r коэффициентом К )1. При применении предлагаемого способа для проведения эндотермических реакций необходимо предусмотреть источни!Оп тепла в системе теплообмена (паровая рубашка, электропечи, штыковые нагреватели).

Предлагаемый способ может найти применение при разл!I.ríoì технологическом оформлении химических процессов: со стационарным слоем катализатора, с псевдоожиженным слоем, жидкофазным слоем ит. п.

Предлагаемый способ может быть применен для специа !Ьных случасв теплообмена, при которых требуется заданное распределение температур.

Предмет изобретения

Способ регулирования температурного режима в реакционном устройстве путем прокачивания кипящего теплоносителя, состоящего из двух компонентов kl более с различными те !пература! !и кипения, через систему теплообмена, заполненную насадкой, 0 т л и ч а ю щ и Й с Я тем. что теплоноситель прокачивается в том же направлении, в каком движутся и реагенты в реакционном пространстве. № 116463

/0 (омитет по делам изобретений и otl

Редактор Л. М. Струве

Гр. 44 1 ираки 1000

Тнпогра4ия Комитета i.î делам изобретений и открытий lt)!I Совете Министров СССР

Москва, Петрогка. 14",..!

1Янформационно-нзда|ельски и отдел.

Объем 0,51 и. л. Зак. 172

Под. к печ. 29.1-59 г.

Цена 75 коп.