Катализаторные коробки конструкции

Требования к насадкам. Конструкции насадок весьма разнообразны. Во-первых, они отличаются способом создания температурного режима катализаторной зоны (например, различные типы теплоотводящих трубок внутри катализаторной коробки и разное направление движения газа в них). Во-вторых, возможно множество конструктивных решений отдельных узлов (соединение катализаторной коробки с теплообменником, внутренние уплотнения, распределительные коллекторы и т. п.). Разнообразие конструкций насадок объясняется тем, что они должны возможно более полно отвечать ряду требований. Важнейшие из них следующие [c.80]

Как уже говорилось, основным наиболее сложным и ответственным аппаратом является колонна синтеза аммиака, работающая при высоких давлении и температуре. Поэтому к конструкции колонны предъявляют особые требования. Материал колонны должен быть прочным и не подвергаться обезуглероживанию под воздействием водорода при высоких температурах. Для этого предусматривают охлаждение стенок аппарата потоком холодного газа, поступающего в реакционную зону по зазору между катализаторной коробкой и стенками. [c.30]

Одна из наиболее ранних конструкций, внедренных в производство метанола,— колонна синтеза с трубчатой катализаторной коробкой. Температуру в зоне катализатора поддерживают с помощью исходного газа, подаваемого по теплообменным трубкам, которые расположены непосредственно в слое катализатора. Подачей холодного газа можно изменить температуру поступающего газа только до поступления его на катализатор. В нижней части слоя поддерживается оптимальная температура синтеза. В зоне наиболее интенсивного протекания реакции необходимый отвод тепла не обеспечивается. [c.326]

На рис. 2.1 показана одна из конструкций колонны синтеза аммиака. Работает она следующим образом. Газовая смесь (азотноводородная) входит в колонну через штуцер, расположенный в ее нижней части, и движется снизу вверх но кольцевой щели между корпусом и кожухом катализаторной коробки. Температура стенок коробки достигает 500°С, поэтому поток газа в кольцевой щели является своеобразной тепловой защитой для стенок корпуса колонны и при нормальной работе колонны температура стенок ее корпуса не поднимается выше 60—70 °С. [c.128]

Колонны с кипящими слоями катализатора отличаются относительной простотой конструкции. Катализаторная коробка, как правило, представляет собой секционную цилиндрическую емкость, заполненную мелкозернистым катализатором- Для съема тепла реакции используются змеевиковые теплообменники. Колонны могут изготовляться как с внутренними или выносными котлами утилизации тепла реакции, так и без них. [c.215]

На основе принятых параметров процесса определяют производительность катализатора. Для этой цели по данным лабораторных исследований определенного катализатора (стр. 379) находят содержание аммиака на выходе из колонны, которое зависит от давления, объемной скорости (приведенной к условиям выхода из колонны) и конечной температуры процесса. Эта температура, в свою очередь, является функцией давления, объемной скорости и конструкции катализаторной коробки. [c.378]

Насадки колонн. В колоннах Для синтеза метанола совмещенного типа имеются внутренние насадки, состоящие из катализаторной коробки, расположенной обычно в верхней части колонны, и нижнего предварительного кожухотрубного теплообменника. Наиболее распространены катализаторные коробки с одинарными противоточ-ными трубками и полочные коробки самой простой конструкции. [c.433]

Колонна синтеза с трубчатой катализаторной коробкой — одна из наиболее ранних конструкций, внедренных в производство метанола (рис. 3.39). Температуру в зоне катализатора поддерживают с помощью исходного газа, подаваемого по тепло-обменным трубкам, которые расположены непосредственно в слое катализатора. Подачей холодного газа можно изменить температуру поступающего газа только до поступления его на катализатор, [c.119]

Катализаторные трубы готовят в последнее время из малоуглеродистой стали (0,12% С), с последующим обезуглероживанием. Для этого их обрабатывают водородом в специальных печах при 500—700°, с последующей нормализацией металла труб. Интересна принятая система удаления катализатора- из труб при его замене. Катализатор при этом высасывается устройством, работающим по принципу обычного пылесоса. Для этого снимают верхнюю крышку у колонны и катализаторной коробки, затем катализатор высасывается через опускающуюся в колонну трубу, внутренним диаметром 30 мм, соединенную гибким шлангом с резервуаром, служащим для приема катализатора. В резервуаре поддерживается вакуум — 60 мм рт. ст. при помощи вакуум-насоса, производительностью 32 m muh. Выгрузка катализатора из труб продолжается 20 часов, а в конструкциях, где [c.45]

Благодаря отсутствию теплообменника и подогревателя конструкция этого контактного аппарата проста и надежна в работе. По этому же типу устроены и некоторые контактные аппараты для синтеза метанола с той лишь разницей, что двойные теплообменные трубки в катализаторной коробке заменены одинарными, причем на некоторой длине снизу они используются для теплообмена с газом. [c.47]

Достоинство колонны этой конструкции, по сравнению с предыдущей 1) отсутствие маслоотделителя, расположенного внутри колонны 2) электронагрев, вынесенный в самостоятельный узел, не отравляет катализатор и осуществляет равномерный подогрев газа, поступающего в катализаторную коробку, 3) температура корпуса колонны значительно ниже, так как вся масса холодного газа, входящего в колонну, предохраняет стенки от перегрева. [c.52]

Наряду с этим следует отметить, что и новая конструкция колонны не обеспечивает падающего режима с оптимальным распределением температур по высоте катализаторной коробки. [c.52]

Для очистки газа применяют как специальные колонны предкатализа, так и конструкции, отличающиеся от колонн основного синтеза только технологическим режимом проводимого в них процесса. Так, например, в качестве колонн предкатализа работали описанные выше колонны синтеза (рис. 11), замененные впоследствии колоннами с 12 двойными теплообменными трубками в катализаторной коробке. Катализатором служил отработанный катализатор синтеза аммиака, и температурный режим поддерживался близким к температурному режиму колонн синтеза. В колоннах предкатализа наряду с очисткой образовывался аммиак, содержание которого на выходе из колонны было б—7%, [c.64]

Последующие промышленные испытания, проведенные на ряде азотных заводов в пяти агрегатах синтеза аммиака, показали, что колонны, загруженные катализатором по нашему способу, всегда работали с высокой производительностью [57] однако в ряде случаев выходили из строя раньше положенного времени, из-за трещин в корпусах верхних теплообменников, появляющихся в результате местного перегрева катализатора. Это убедительно свидетельствовало о том, что теплообменники, рассчитанные на работу с крупными кусками малоактивного катализатора, не справлялись с отводом большого количества тепла, выделяющегося в результате интенсивного протекания синтеза аммиака на активном мелкозернистом катализаторе. Стало очевидным, что для более полного использования потенциальных возможностей мелкозернистого катализатора необходимо было создавать новые конструкции теплообменников с интенсивным теплообменом в зоне реакции и особенно в первой половине катализаторной коробки, где процесс протекает весьма интенсивно и сравнительно далеко от равновесия. Конструктивные решения этой задачи могут быть разные. Одна из возможных конструкций насадок такого типа была создана в. ГИАПе совместно с Лисичанским комбинатом. Насадка, снабженная катализатором зернения 4—6 мм, испытывалась в 1960—1962 гг. в колонне № 6 Лисичанского химического комбината нижняя часть насадки была загружена кусками 8—10 мм. [c.31]

Наибольшие трудности возникли при разработке конструкции конверторов (колонн синтеза). Водород, содержащийся в горячих газах, которые соприкасаются со стальными стенками аппарата, диффундирует внутрь металла и, реагируя с углеродом стали, образует нерастворимый в ней метан. Это явление (водородная коррозия) служит причиной образования в стали напряжений и трещин, снижающих ее прочность и вызывающих через некоторое время хрупкость стали. В связи с этим были случаи разрыва колонн. Для предотвращения коррозии делались попытки защитить стенки колонн от непосредственного соприкосновения с горячими газами. Однако примененные д.ля этой цели устройства занимали слишком м кого места. ТаК при внутреннем диаметре колонны 850 мл1 диаметр катализаторной коробки составлял лишь 450 лш. [c.551]

Конвертированный газ на выходе из колонны синтеза имеет следующий состав 52—57% Нг, 17,5—19% N2, 12—18% NHз, 6,6% СН4, 5,5% Аг. Концентрация аммиака после колонны синтеза зависит в основном от чистоты исходного газа, применяемой объемной скорости, активности и длительности работы катализатора и конструкции катализаторной коробки в колонне синтеза. [c.242]

Как видно на рис. 107, высота слоев катализатора и, следовательно, его объем увеличиваются по направлению хода газа (сверху вниз), так как скорость реакции снижается по мере приближения газовой смеси к состоянию равновесия. Такая конструкция катализаторной коробки позволяет поддерживать оптимальные температуры в зоне катализа и соответственно повышать производительность катализатора. При подобной конструкции насадки колонны синтеза на 1 т вырабатываемого а.ммиака получают примерно 0,8 т пара с абсолютным давлением 20 ат. [c.252]

В трубчатой катализаторной коробке горячий обратный газ непосредственно после выхода из катализатора направляется в котел. При этом возможны различные варианты как конструкции котла (змеевики и трубчатки различного вида), так и места его расположения (между катализаторной коробкой и теплообменником или в центральной части теплообменника). Пройдя котел и охладившись на 100—130° С (что соответствует 48—60% всего тепла реакции), газ направляется в теплообменник и покидает колонну при температуре 95—125° С. [c.95]

Заслуживает внимания конструкция радиальной катализаторной коробки с кипящим теплопоглотителем (водой) в продольных трубках, расположенных по нескольким концентрическим окружностям. В сущности, это насадка полочного типа с отбором тепла реакции отдельным полкам соответствуют кольцевые слои катализатора между круговыми рядами трубок. Количество трубок в рядах нужно выбирать с таким расчетом, чтобы создать благоприятное распределение температур по ходу газа. [c.102]

Особенностью большинства конструкций насадок является расположение катализаторной коробки над теплообменником. Такое размещение обусловлено удобством ввода через верхнюю [c.103]

В некоторых конструкциях применяется, впрочем, и обратное взаимное расположение катализаторной коробки и теплообменника (стр. 122), что обусловлено главным образом удобством монтажа внутреннего котла в центральной трубе теплообменника. [c.104]

Вторая конструктивная особенность насадок — разъемное соединение катализаторной коробки с теплообменником. При извлечении насадки из корпуса колонны ее поднимают (с помощью крана) до тех пор, пока верхняя трубная решетка теплообменника окажется немного выше верхнего края корпуса. Тогда теплообменник подвешивают на корпусе за край верхней решетки (при помощи хомута или специальных скоб), после чего катализаторную коробку отсоединяют от теплообменника и отводят в сторону, а затем вынимают теплообменник. При сборке колонны операции проводятся в обратном порядке. Таким образом, при разъемном выполнении насадки сокращается (на длину теплообменника) высота крана или подкрановых конструкций. [c.104]

Крышка катализаторной коробки в большинстве конструкций съемная (рис. 5-25, а). Обычно она плоская, толщиной в пределах 25—45 мм при такой конструкции в ней удобно выполнять проточки и резьбы для различных местных уплотнений (сальники гильз термопар, уплотнения заглушки электроподогревателя, трубок байпасного газа и т. п.) и делать соответствующие гнезда для шпилек. [c.105]

При движении через катализаторную коробку газ проходит теплоотводящие трубки (одиночные или двойные), а затем слой катализатора. Может иметь место также холостой ход газа, не связанный ни с подогревом его в трубках, ни с процессом катализа. При холостом ходе газ движется в центральной трубе катализаторной коробки (рис. 5-25, а), или поочередно в двух концентрических центральных трубах (рис. 5-25, б), или же по периферии — в кольцевом зазоре между кожухом собственно катализаторной коробки и специальным внешним кожухом. Из-за холостого хода увеличивается бесполезный объем катализаторной коробки (особенно при периферийном движении газа) и усложняется конструкция насадки. [c.107]

Байпасный газ подводится к каждой смесительной полости по тонким трубкам, укрепленным снаружи на обечайке катализаторной коробки. Существуют также конструкции с трубками, пропущенными через сальники непосредственно в крышке коробки (см. рис. 5-15). [c.108]

Полочные катализаторные коробки могут быть составлены из отдельных царг, скрепляемых на фланцах. Такие конструкции удобны в монтаже (особенно при наличии пакетов труб котла под полками), но имеют меньший полезный объем. [c.109]

Достоинство теплообменника Фаузера в его простоте и компактности в нем отсутствует нижняя крышка. Кроме того, в некоторых насадках при использовании теплообменника этого типа упрош,ается конструкция низа катализаторной коробки (см. рис. 5-34, а, в). С другой стороны, для него требуется более прочный кожух, так как обечайка воспринимает наружное давление, равное гидравлическому сопротивлению почти всей колонны. [c.110]

К недостаткам концевого подогревателя следует отнести некоторое удлинение катализаторной коробки, а также усложнение конструкции ее верхней части. Несколько затрудняется также загрузка катализатора (его засыпают через трубу каркаса) и усложняется ввод гильз термопар и верхних байпасов сквозь витки спиралей. В некоторых видах насадок применение концевого подогревателя затруднительно. [c.113]

Конструкции корпуса и других элементов реактора существенно зависят от давления, при котором протекает реакция. Реакторы низкого давления (контактные аппараты, конвертеры) имеют обычно сравнительно тонкостенный сварной цилиндрический корпус, непосредственно к которому крепят решетчатые полки с катализатором. Штуцера для подвода и отвода реагентов обычно приварены к боковой стенке корпуса, В качестве корпусов реакторов высокого давления (10—100 МПа) применяют цельнокованые, ковано-сварные или многослойные сварные цилиндрические толстостенные сосуды (из стали 22ХЗМ), закрытые массивными плоскими крышками (рис, 4,40), Реагенты подводят и отводят через крышки боковые штуцера применяют редко. Для герметизации соединения корпуса и крышки в последнее время используют преимущественно двухконусный самоуплотняющийся затвор, Такие реакторы применяют в основном для синтеза аммиака и метанола (колонны синтеза). Реакция происходит в катализаторной коробке (насадке колонны), закрепленной с зазором относительно корпуса, В зазоре циркулирует холодный синтез-газ, охлаждающий корпус и стенку катализаторной коробки и этим защищающий их от перегрева и соответствующей потери прочности материала стенки, а также от температурных напряжений. Создание крупных колонн синтеза и агрегатов большой единичной мощности обусловлено развитием сварочной техники, в частности электрошлаковой сварки, позволяющей сваривать толстые детали. [c.286]

Один из самых ответственных узлов насадки — соединение катализаторной коробки с теплообменником. Конструкция его должна допускать быструю и удобную сборку и разборку соединений узла, а также установку собранной насадки в корпусе и извлечение ее. Кроме того, должна быть обеспечена непроницаемость всех его уплотнений, отделяющих одну от другой полости трех газовых потоков прямого газа, проходящего в кольцевом пространстве снаружи насадки, прямого газа, переходящего из теплообменника в катализаторную коробку, и обратного газа, выходящего из катализаторной коробки. [c.114]

Котлы в трубчатых насадках снабжаются перепускными клапанами различных конструкций (см., например, рис. 5-36), при, помощи которых часть обратного газа (или весь газ) можно перепускать из катализаторной коробки непосредственно в теплообменник, минуя котел. Такое устройство дает возможность регулировать тепловосприятие котла в широких пределах. [c.121]

На рис. 5-38 представлена конструкция трубчатой насадки типа Фаузера. Прямой газ поступает в колонну снизу, проходит по трубкам теплообменника, а затем по противоточным трубкам катализаторной коробки. Обратный газ из зоны катализа через центральный безболтовой шарнир направляется в межтрубное пространство теплообменника и выходит снизу через центральное отверстие днища колонны. Байпасный газ поступает в колонну сверху, проходит вдоль кожуха катализаторной коробки и у входа в трубку последней смешивается с основным потоком прямого газа. Верхний край теплообменника уплотнен в корпусе колонны при помощи сальника. [c.121]

В этой весьма простой и удобной для монтажа насадке не обеспечено достаточное охлаждение корпуса колонны. В зоне катализаторной коробки корпус омывается только байпасным газом, а в зоне теплообменника вообще не охлаждается. В некоторых конструкциях, правда, предусмотрен специальный капот на теплообменнике. При этом прямой газ, входящий снизу, сначала омывает кожух теплообменника, после чего поступает в трубки. [c.121]

Основными недостатками конструкции насадки этого типа являются периферийное движение прямого газа из теплообменника в катализаторную коробку, что вызвало необходимость в устройстве наружного кожуха (или обводных трубок), усложняющего монтаж насадки, и, кроме того, расположение котла между катализаторной коробкой и теплообменником. Для изготовления такого котла требуется больше металла, чем для котла, встроенного в теплообменник (длиннее выводной стояк, больше диаметр и толщина стенок коллектора). На рис. 5-25, б дано конструктивное решение параллельноточной насадки без наружного кожуха. [c.123]

При дальнейшем совершенствовании конструкции этой насадки следует стремиться к сокращению числа разъемных соединений верхней части катализаторной коробки. На рис. 5-25,а приведено одно из возможных конструктивных решений данного узла. [c.127]

Сечение, занимаемое трубками катализаторной коробки, составляет около 7—10% поперечного сечения катализаторной зоны, а вместе с центральной трубой (если она предусмотрена конструкцией) около 13—15%. [c.128]

При выборе типа насадки необходимо решить, будет ли проектируемая насадка трубчатой или полочной и используется ли в ней тепло реакции. Для трубчатой насадки с отбором тепла реакции выбирают способ отвода тепла и место расположения котла по ходу газа. Определяют конструкцию теплоотводящих трубок катализаторной коробки, количество и места ввода холодных байпасов, а также место расположения пускового электроподогревателя. [c.139]

Рис. 5-32. Узел соединения катализаторной коробки с теплообменником насадки Найтроджен конструкции 30-х годов

В расчетах принято, что газ поступает в трубки катализаторной коробки при температуре независимо от конструкции насадки. Правда, в ряде конструкций насадок предусмотрен холостой ход газа по центральной трубе или периферийному зазору а в некоторых конструкциях (например, рис. 5-40) основной газ не сразу смешивается с байпасным. Однако ввиду незначительного изменения температуры газа в промежуточных переходах можно для упрощения расчета пренебречь теплообменом в этих зонах. [c.143]

Тенлоотводящие трубки, разме ценные а слоях катализатора, в катализаторной коробке этой конструкции отсутствуют. I M tTO пих к газу, проходящему первый, второй и тречий слои, [c.127]

Конструкция катализаторной коробки Метод S Ё gx К Z в ыежтруб- 1ЮМ в трубках до в межтрубном S о о н СЧ со [c.384]

Результаты расчетов температурного режима катализаторной коробки с одинарными противоточными трубками показывают, что данная конструкция колонны не обеспечивает оптимальных условий образования метанола, так как при съеме СН3ОН, равном 5 объемн. %, температура в горячей точке превышает 385 °С. [c.458]

На рис. 161 показана одна из многих конструкций колонн синтеза аммиака. Работает эта колонна следующим образом. Газовая смесь (азотно-водородная) входит внутрь колонны через штуцер, расположенный в ее нижней части, и движется снизу вверх по кольцевой щели между корпусом и кожухом 3 катализаторной коробки. Стенки кожуха нагреты до температуры около 500° С, поэтому газ в кольцевой щели частично нагревается. Поток газа в кольцевой щели является своеобразной тепловой защитой для стенок корпуса колонны при нормальной работе колонны температура стенок ее корпуса не поднимается выше 60—70° С. Далее газ через ряд отверстий проникает для подогрева в верхний коллектор теплообменника 2, откуда через трубки теплообменника поступает в ката-лизаторную коробку. Здесь газ вначале проходит пустотелые теплообменные трубки 4, где нагревается до температуры реакции (490—530° С), отбирая тепло от засыпанного между трубками катализатора 7. В периоды [c.218]

Применение теплообменника типа Найтроджен позволяет упростить конструкцию узла соединения катализаторной коробки с теплообменником в параллельноточной насадке, а также в насадках БАТЗ и полочной с центральной трубой (см. рис. 5-34, е, з). [c.109]

На рис. 5-30 приведена одна из наиболее распространенных конструкций подогревателя этого типа. Снизу к крышке катализаторной коробки 1 болтами крепится каркас подогревателя 2, представляющий собой трубу с пятью горизонтальными рядами радиальных стержней. Между стержнями вертикально закладываются прямоугольные изоляторы 3, поддерживающие ленту 4 и разделяющие соседние витки спирали лента сечением 60x2 мм зажата в углублениях в средней части изоляторов. [c.112]

Условие независимой затяжки обоих соединений было связано с усложнением конструкции и трудностью монтажа. Так, в конструкции насадки Найтроджен 30-х годов (рис. 5-32) центральный штуцер (прямого газа) теплообменника присоединялся фланцем на линзе к дну катализаторной коробки при сборке насадки это соединение затягивали в первую очередь. При этом кожух катализаторной коробки, не скрепленный с дном коробки, приходилось несколько приподнимать, чтобы иметь доступ к центральному штуцеру. [c.114]

На рис. 5-25, в (стр. 106) изображена насадка с противоточньши трубками, конструкция которой лишена указанного недостатка. Катализаторная коробка соединена по периферии с теплообменником при помощи монтажного линзового компенсатора - для пусковых операций предусмотрен центральный электроподогреватель. Газ поступает сверху, опускается вдоль корпуса колонны, проходит последовательно трубки теплообменника и катализаторной коробки, нагревается в электроподогревателе, входит в катализатор и далее через центральный шарнир и межтрубное пространство теплообменника выходит из колонны. Байпасный газ подается (аналогично тому, как показано на рис. 5-27) через центральную трубу теплообменника (конец которой уплотняется сальником в днище колонны), а затем через боковые сверления в верхнем шарнире теплообменника смешивается с основным потоком прямого газа, прошедшим теплообменник. [c.121]

На рис. 5-45 приведена распространенная конструкция полочной насадки с теплообменником типа Найтроджен и центральной трубой. Байпасный газ подводится под полки по трубкам, укрепленным на кожухе катализаторной коробки. [c.128]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология