Реакторы с непосредственным контактом газа с катализатором

Реакторы такого типа представляют собой полые цилиндрические или конические аппараты, в которых слой катализатора расположен на решетке. В отличие от реакторов с теплообменом через стенку они более просты по конструкции. Аппараты, работающие при нормальном давлении, могут изготавливаться из кирпича, - под избыточным давлением выполняются из стали. Условия теплообмена во всех аппаратах такого типа благоприятны из-за непосредственного контакта газа с катализатором, на поверхности которого протекает реакция, сопровождающая выделением или поглощением тепла. В эндотермических процессах теплоносителем служит либо сам газ, либо катализатор, а в экзотермических процессах хладоагентом является только реагирующая газовая смесь.

В реакторах с непосредственным контактом наблюдается неравномерное распределения температур по высоте реакционной зоны, поэтому применение их ограниченно. По способу подвода тепла они делятся на:

1) реакторы с предварительным перегревом (или недогревом) поступающей в реактор смеси;

2) реакторы с предварительным перегревом катализатора;

3) реакторы с вводом дополнительных количеств нагретого или охлажденного сырья.

Реакторы с предварительным перегревом (или недогревом) поступающей в реактор смеси.Реактором такого типа может служить аппарат для дегидрирования н-бутиленов в дивинил. В этот аппарат поступает смесь бутилена и водяного пара, который служит для снижения парциального давления бутилена и является теплоносителем (рис. 3.26.). Катализатор может быть пересыпан инертным носителем (керамические, стеклянные или металлические сферы), что позволяет при работе аппарата в циклическом режиме аккумулировать тепло реакции в самом слое. Подобные реакторы применимы как для экзотермических, так и для эндотермических процессов.

Рис. 3.26. Реакторы дегидрирования нормальных бутиленов:

1 – устройство для смешения водяного пара и бутиленов;

2 – распределитель газового потока; 3 – слой катализатора;

4 – слои насадочных колец; 5 – теплоизоляция;

6 – люк для выгрузки катализатора; 7 – люк для загрузки катализатора

А так же к реакторам рассматриваемого типа, можно отнести реактор дегидрирования алкилбензолов (рис.3.27.).

Устройства реактора ясно из рисунка и не нуждается в пояснении.

Рис. 3.27. Адиабатический реактор для дегидрирования алкилбензолов: 1 – корпус; 2 – решетка; 3, 4, 6 –слои насадки;

5 – катализатор; 7 – решетка; 8 – распределительное устройство; 9 – смеситель; 10 – сопла; 11 – трубки

Наглядным примером рассматриваемого типа реактора является реактор дегидрирования этилбензола в стирол (рис. 3.28.). Реактор 2-ой ступени представляет собой стальной аппарат цилиндрической формы с крышкой 1 и днищем 2, диаметром 4500 мм и общей высотой 17406 мм.

Обечайка реактора 4 установлена на опоре, приваренной к опорному кольцу. Соединение опоры и кольца основания укреплено по периметру с помощью косынки 5.

Контактный газ из реактора первой ступени подаётся через штуцер А в аппарат второй ступени.

Рис. 3.28. Реактор 2-ой ступени дегидрирования этилбензола в стирол: 1 – крышка; 2 – днище; 3- межступенчатый подгреватель; 4 – обечайка; 5 – косынка; 7 – распределительное устройство

Подогрев контактного газа осуществляется во встроенном межступенчатом подогревателе 3, для этого в межтрубное пространство подогревателя подается водяной пар через штуцер В, а выводится через штуцер Г.

Дегидрирование этилбензола производится в слое катализатора (железноокисный), через который проходит смесь.

Внутри реактора на решетке, на которой расположена сетка, помещён слой катализатора. Для равномерного распределения газового потока по сечению реактора, в центре реактора установлено распределительное устройство 7.

Контактный газ проходит слой катализатора и выходит из аппарата через штуцер Б.