SU911796A1

SU911796A1 - Reactor

Info

Publication number: SU911796A1
Application number: SU792782102A
Authority: SU
Inventors: В.М. Грязнов; А.П. Мищенко
Original assignee: Институт нефтехимического синтеза им.А.В.Топчиева; Университет дружбы народов им.Патриса Лумумбы
Priority date: 1979-07-16
Filing date: 1979-07-16
Publication date: 1987-06-15

Abstract

PEAKTOiP дл проведени каталитических реакций с участием водорода, содержащий вертикальный ко1)пус, размещенные в корпусе тонкостенные водородопроницаемые трубки, .коллекторы, к которым подсоединены водородопроницаемые трубки, и пат рубки ввода и вывода реагентов, о тл и чающийс тем, что, с целью интенсификации процесса повышени производительности засчет увеличени поверхности контактирова-г ни , водородопроницаемые трубки свернуты в плоские спирали, собранные в пакет, а коллекторы расположены перпендикул рно плоскости спиралей. 2.Реактор по п. 1, о т л и ч аю щ и и с тем, что спирали выполнены двухзаходными. 3.Реактор по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с тем, что спирали выполнены в виде спиралей Архимеда. (Л М со ОдPEAKTOiP for catalytic reactions involving hydrogen, containing a vertical co1) start, thin-walled hydrogen-permeable tubes housed in a housing, collectors to which hydrogen-permeable tubes are connected, and a reagent inlet and outlet tag, so as to intensify the process of increasing productivity due to the increase in the contact surface, hydrogen permeable tubes are folded into flat spirals, collected in a bag, and the collectors are located perpendicular to the plane of the spiral . 2. Reactor according to claim 1, in accordance with the fact that the spirals are made two-way. 3. The reactor according to claim 1, that is, that the spirals are made in the form of Archimedes' spirals. (Lm co od

Description

Изобретение относитс к конструкци м химических реакторов с мембран ными катализаторами и может быть использовано дл получени сверхчистого водорода из газовых смесей. Известны реакторы, содержащие корпус , размещенный в корпусе мембранный катализатор, выполненный в виде фольги , и штуцеры ввода и вывода реагентов . Недостатком известного реактора вл етс мала устойчивость фольг, плёнок и пластин мембранного катализатора к пертепаду давлени , возникающему между соседними камерами, особенно при работе под высоким давлением. Вводить же пористые упрочн ющие элементы нель з из-за их вредного вли ни на течение каталитических процессов. Известен также реактор, содержащий вертикальный корпус, размещенные в корпусе тонкостенные водородопроницаеМые трубки, коллекторы, к которым подсоединены Водородопроницаемые трубки и патрубки ввода и вывода реагентов. Недостатком известного реактора в л етс наличие застойных зон по углам реактора, а также недоступность дл гидрируемых веществ поверхности трубок , расположенных внутри пучка, что не позвол ет эффективно использовать диффундирующий водород в процессе гидрировани . Коэффициент использовани водорода, равный отношению количества водорода, вступившего в реакцию, к количеству, прошедшему в зону гидрировани по нашим данным, составл ет 0,5-0,6 в указанной конструкции. Кроме того, наличие застойных зон вызывает углеобразование. С целью интенсификации процесса и повьшгени производительности за счет увеличени поверхнс1сти контактироваг ни Водородопроницаемые трубки CB.ep-v нуты в плоские спирали, собранные в пакет, а коллекторы расположены перпендикул рно плоскости спиралей. Спирали могут быть выполнены двухзаходными и в виде спиралей Архимеда. На чертеже изображен продольньй разрез реактора. Реактор дл проведени каталитических реакций с участием водорода состоит из вертикального корпуса 1, . размещенных в корпусе тонкостенных ;i. водородопроницаемых трубок 2, коллекторов 3, к которым подсоединены Водородопроницаемые трубки 2, и патрубков 4 и 5 ввода и вывода реагентов. Водородопроницаемые трубки 2 свернуты в плоские спирали, собранные в пакет, а коллекторы 3 расположёны перпендикул рно плоскости спиралей, ко- Т торые могут быть вьтолнены двухзаходными и в виде спиралей Архимеда. Реактор работает следующим образом. Внутрь трубок 2 из сплава паллади через коллекторы 3 подают водород или водородсодержащую смесь. Через па- трубок 4 внутрь корпуса подают вещества , способные присоедин ть водород, например циклопентадиен, нитробензол и т.д., в виде паров или жидкости. Корпус нагревают. При контакте органических . с поверхностью трубок 2 из паллади или его сплавов, происходит взаимодействие с водородом , диффундирующим через, их стенки. Образующиес продукты вывод т через патрубок 5. Водород, не продиффундировавший через стенки трубок 2, а также другие компоненты водородсодержащей газовой смеси вывод т через один из коллекторов 3. При гидрировании нитробензола в реакцию вступает 80% водорода, прошедшего через стенки трубок из палладиевого справа. Лроизводитёльность аппарата по анилину составл ет 0,5 кг/ч.л, что в 1,5 раза выше, чем в прототипе. В случае,.когда необходимо вьщёлить водород из газовых смесей, реактор работает следующим образом. Внутрь тонкостенных трубок 2 подают под давлением водородсодержащую смесь, нагревают корпус до температуры 200-500С, при этом через; стенки палладйеных трубок 2 проходит только водород, которьй поступает внутрь корпуса. Продиффундировавший водород вывод т через патрубки 4 и 5. Предлагаемый реактор дл проведени процессов с переносом водорода имеет следующие преимущества по сравнению с известными конструкци ми. При прохождении реагирующих веществ внутри корпуса обеспечиваетс малое гидродинамическое сопротивление потоку, при этом поверхность палладиевых трубок равнодоступна дл реагентов,что обеспечивает максимальньй контакт реагирующих веществ с каталитически активной поверхностью. Эффективное омывание поверхности тонкостенных трубок реагирующим вещесТвом создает услови дл повьш1ени коэффициента использовани водорода до 0,8.The invention relates to the design of chemical reactors with membrane catalysts and can be used to obtain ultrapure hydrogen from gas mixtures. Known reactors, comprising a housing, a membrane catalyst placed in a housing, made in the form of a foil, and fittings for input and output of reagents. The disadvantage of the known reactor is the low resistance of foils, films and membrane catalyst plates to the pertempid pressure that occurs between adjacent chambers, especially when operating under high pressure. However, it is impossible to introduce porous reinforcing elements due to their adverse effect on the course of catalytic processes. Also known is a reactor containing a vertical casing, thin-walled hydrogen-permeable tubes housed in the casing, collectors to which Hydrogen permeable tubes and reagent inlets and outlets are connected. The disadvantage of the known reactor is the presence of stagnant zones at the corners of the reactor, as well as the inaccessibility of the surface of the tubes inside the beam for the substances being hydrogenated, which prevents efficient use of diffusing hydrogen in the hydrogenation process. The utilization rate of hydrogen, equal to the ratio of the amount of hydrogen reacted to the amount passed into the hydrogenation zone, according to our data, is 0.5-0.6 in this design. In addition, the presence of stagnant zones causes coal formation. In order to intensify the process and improve performance by increasing the surface of the contact, the Hydrogen permeable tubes CB.ep-v chickpeas in flat spirals, assembled in a package, and the collectors are located perpendicular to the plane of the spirals. The spirals can be made two-way and in the form of Archimedes spirals. The drawing shows a longitudinal section of the reactor. The reactor for catalytic reactions involving hydrogen consists of a vertical body 1,. thin-walled enclosures i. hydrogen-permeable tubes 2, collectors 3, to which Hydrogen-permeable tubes 2 are connected, and pipes 4 and 5 for input and output of reagents. The hydrogen permeable tubes 2 are folded into flat spirals assembled into a package, and the collectors 3 are arranged perpendicular to the plane of the spirals, which can be filled with two-way spirals and in the form of Archimedes spirals. The reactor operates as follows. Inside the palladium alloy tubes 2, hydrogen or a hydrogen-containing mixture is fed through the collectors 3. Substances capable of adding hydrogen, for example, cyclopentadiene, nitrobenzene, etc., are supplied as vapor or liquid through the sleeve 4 into the body. The body is heated. When contact is organic. with the surface of the tubes 2 of palladium or its alloys, there is an interaction with the hydrogen diffusing through their walls. The resulting products are removed through pipe 5. Hydrogen that has not diffused through the walls of pipes 2, as well as other components of the hydrogen-containing gas mixture, is removed through one of the collectors 3. When hydrogenating nitrobenzene, 80% of the hydrogen that passes through the walls of the pipes from the palladium on the right reacts. The productivity of the apparatus for aniline is 0.5 kg / tl, which is 1.5 times higher than in the prototype. In the case when it is necessary to hydrogenate the gas from the gas mixtures, the reactor operates as follows. Inside the thin-walled tubes 2, a hydrogen-containing mixture is fed under pressure, the body is heated to a temperature of 200-500 ° C through; the walls of the palladium tubes 2 passes only hydrogen, which enters inside the body. The diffused hydrogen is discharged through nozzles 4 and 5. The proposed reactor for carrying out hydrogen transfer processes has the following advantages over known designs. With the passage of the reacting substances inside the housing, low hydrodynamic resistance to flow is provided, while the surface of the palladium tubes is equally accessible to the reactants, which ensures maximum contact of the reactants with the catalytically active surface. Effective washing of the surface of thin-walled tubes with a reactive substance creates conditions for increasing the utilization of hydrogen to 0.8.

3 9117964 3 9117964

Плоские спирали расположены вПредлагаема конструкци позвол стопке так, что кажда последующа ет использовать длинномерные трубкиFlat spirals are arranged in the proposed design allowing the stack to be used so that each subsequent use of lengthy tubes

повернута зеркально относительнодлиной 4 м и более , при дипредьщущей на 180, благодар чемуаметре трубки 1 мм и длине витки смежных спиралей не могут про-5 м диаметр спирали составвалитьс друг в друга. Така упа-л ет 80 мм. ковка обеспечивает более высокоеrotated with a mirror-relative length of 4 m and more, with a depth of 180 m, so that the tube diameter of 1 mm and the length of the turns of the adjacent spirals can not be about 5 m in diameter of the spiral. Such an upset is 80 mm. forging provides a higher

соотношение поверхности тонкостенныхПредлагаема конструкци аппаратаthe ratio of the surface of thin-walledThe proposed design of the device

водородопроницаемых трубок к объемузгменьшает возможность поломки трубок реактора, что позвол ет повысить в .10. в результате вибраций, ударов илиhydrogen permeable tubes to reduce the possibility of reactor tube breakage, which allows an increase in .10. as a result of vibrations, shocks or

1,5-2 раза съем продуктов с единицыпульсаций в потоке реагирующих веобъема реактора.ществ.1.5-2 times the removal of products from the unit pulsations in the flow of the reacting volume of the reactor.

Claims

REACTOR for carrying out catalytic reactions involving hydrogen, comprising a vertical casing, thin-walled hydrogen-permeable tubes placed in the casing, collectors to which hydrogen-permeable tubes are connected, and reagent inlet and outlet pipes, which, in order to intensify the process of increasing productivity for due to the increase in the contact surface, the hydrogen-permeable tubes are rolled into flat spirals assembled in a package, and the collectors are located perpendicular to the plane of the spirals.

2. The reactor according to claim 1, characterized in that the spirals are made of two-way.

3. The reactor under item ^ characterized in that the spirals are made in the form of spirals of Archimedes.

to.

1 911796