3.2.1.2.3 Реакторы с вводом дополнительных количеств нагретого или охлажденного сырья

Применяются в тех случаях, когда изменения температуры по высоте катализаторного слоя настолько значительно, что существенно отражается на работе катализатора и выходе целевого продукта. Примером такого реактора служит секционный аппарат для разложения диметилдиоксана (рис.3.30.).

Рис. 3.30. Секционный реактор для разложения диметилдиоксана: 1 – корпус; 2 – люк; 3 – катализатор;

4 – парораспределитель; 5 – решетка; 6 – коллектор

Рис. 3.31. Профили скоростей газа в различных сечениях слоя катализатора при наличии струи газа на входе в аппарат

Система гибка в отношении регулирования температуры, что позволяет изменять соотношения и температуры потоков, вводимых в различные точки реактора.

На эффективность работы аппарата влияет равномерность распределения потока газа по сечению. Неравномерность может возникнуть из-за резких поворотов и изменений проходного сечения (рис.3.31.).

С целью равномерного распределения потока газа по сечению аппарата устанавливаются специальные распределительные и выравнивающие устройства, а в верхней и нижней частях аппарата укладывается слой инертной насадки. Для смещения газов с водяным паром в подводящем трубопроводе используют различные смесители (рис.3.32.).

Рис. 3.32. Схемы смесителей:

а – смеситель типа “диск-кольцо”;

б – трубчатый смеситель; 1 – корпус;

2 – трубная решетка;

3 – трубка; 4 – колпачок

Рис. 3.33. Распределитель потока диффузорного типа: 1 – патрубок; 2 – диффузор

На входе в аппарат устанавливают распределители потока диффузорного типа (рис. 3.33).

Для перемешивания байпасного газа с основным потоком между полками контактного аппарата используют специальные устройства (рис.3.34.).

Сравнение различных типов реакторов осуществляется с двух точек зрения: технологической и экономической. Реакторы с теплообменом через стенку, обеспечивающие более равномерное распределение температур по слою катализатора, целесообразно применять для процессов, чувствительных к колебаниям температур. Однако применение их затруднено в случае агрессивности среды и невозможности применения защитных покрытий, что ведет к использованию дорогостоящих специальных сталей или цветных металлов. Этих недостатков нет у аппаратов с непосредственным контактом глаза с катализатором.

С точки зрения металлоемкости для реакторов с теплообменом через стенку характерно увеличение удельного расхода металла с возрастанием удельной поверхности теплообмена. Сравнение многотрубных и кожухотрубных реакторов показывает, что в первом случае затраты металла на единицу полезного объема аппарата несколько выше, чем во втором. Наоборот, удельная поверхность теплообмена у многотрубных реакторов больше, чем у кожухотрубных.

Рис. 3.34. Устройства для смешения байпасного газа и реагентов:

а – в полочном аппарате; б – в аппаратах большого диаметра;

1 – слой катализатора; 2 – смеситель

Общими недостатками реакторов с неподвижным слоем катализатора являются периодичность работы, необходимость регенерации катализатора, неудовлетворительное распределение температур и потоков по сечению и высоте реакционной зоны.

Эти недостатки в значительной степени сглажены у реакторов с подвижным катализатором.