3.2.1.2.1 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.

3.2.1.2.2 Реакторы с предварительным перегревом катализатора

Применяются только для проведения эндотермических процессов. Принцип их действия основан на том, что катализатор в процессе регенерации нагревается до температуры, несколько превышающей температуру реакции. Это происходит за счет тепла сгорания углерода, отложившегося на его поверхности. Через слой перегретого катализатора пропускаются пары сырья. Реакция идет за счет тепла, аккумулированного катализатором. При этом, он охлаждается и на его поверхности откладывается кокс. Когда температура катализатора упадет значительно ниже оптимальной, производят регенерацию и катализатор перегревается. Впервые этот принцип был предложен в России ещё в 30-х годах для оформления процесса производства дивинила из этилового спирта по способу С.В. Лебедева (рис. 3.29.).

Рис. 3.29. Схема печи с перегревом катализатора для получения бутадиена из этилового спирта

Аппарат не нашел практического применения из-за слишком большого непроизводительного расхода спирта, однако сам принцип с успехом используется в “адиабатических” реакторах Гудри для дегидрирования бутана и широко применяется в аппаратах с движущимся катализатором.