Реактор для химических реакций в трехфазных системах

(51)7 01 8/22 ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(73) АДЖИП ПЕТРОЛИ С.п.А. , ЭНСТИТЮ ФРАНСЕ ДЮ ПЕТРОЛЬ(54) РЕАКТОР ДЛЯ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ В ТРЕХФАЗНЫХ СИСТЕМАХ(57) Реактор для химических реакций в трехфазных системах (жидкость, газ, твердое вещество), включающий) нижнюю часть реактора, в которую через впускные сопла подается газ-реагент и рециркулируемая суспензия) одну или несколько совмещенных секций теплового обмена, причем каждая из этих секций погружена в соответствующую секцию синтеза) головку, содержащую выпускные сопла для отвода суспензии, выходные сопла для отвода непрореагировавшего газа и группу наклонных поперечных перегородок для разделения втянутых частиц жидкости и/или твердого вещества. 9613 Настоящее изобретение относится к реактору для химических реакций, которые проводятся в трехфазных системах (жидкость, газ, твердое вещество). Более конкретно, настоящее изобретение относится к реактору для химических реакций, которые проводятся в трехфазных системах, в которых газообразная фаза барботирует для суспендирования твердого вещества в жидкости. В Европейском патенте 0 609 079 , 01 8/22, 10 2/00, 07 1/04, 1994 год, описан реактор, который содержит верхнюю и нижние части,разделенные перфорированной перегородкой. Нижняя часть реактора содержит впускное сопло, через которое подается газ-реагент, а верхняя часть содержит устройство для впуска суспензии (жидкости и катализатора) вблизи перегородки и устройство выпуска продуктов реакции и непрореагировавших веществ. Тщательное перемешивание в данном реакторе производится в псевдоожиженном слое при восходящем движении газа, используемом в данном типе реакторов. Настоящее изобретение, более конкретно, относится к реактору для синтеза Фишера-Тропша, который проводится при температуре от 150 до 380 С под давлением 0,5-5,0 МПа. Как известно, при синтезе Фишера-Тропша газообразная фаза представляет собой смесь водорода и моноокиси углерода при молекулярном соотношении Н 2/СО от 1 до 3, дисперсионная жидкая фаза представляет продукт реакции, то есть линейные углеводороды с высоким числом атомов углерода, а твердая фаза представлена катализатором. Экзотермичность синтеза Фишера-Тропша (147168 кДж/моль) делает незаменимым наличие, в сочетании с реактором для синтеза, теплообменного устройства для контроля температуры в рабочих пределах и для предотвращения возможных местных горячих точек, приводящих к ухудшению качества катализатора и качества продукта. Предложен реактор для синтеза Фишера-Тропша,в котором контроль температуры эффективно осуществляется с помощью одной или более совмещенных секций теплообмена, причем каждая из этих секций погружена в соответствующую секцию синтеза. Настоящее изобретение, следовательно, относится к реактору для химических реакций, которые проводятся в трехфазных системах (жидкость, газ,твердое вещество), включает, со ссылкой на фиг. 1 и 2, представляющие, соответственно, нижнюю и верхнюю часть реактора) нижнюю часть реактора(1), в которую подается газ-реагент (А 1) через впускное сопло (а)) секцию, включающую 1) перфорированную пластину (2), соединенную с нижней частью реактора (1) с помощью фланцевого соединения, в отверстиях которого закреплены трубы (3) для передачи газа к распределителю (7) 2) цилиндрический кожух (4), прикрепленный к пластине (2) с помощью фланцевого соединения,2 который имеет одно или более впускных сопелдля подачи охлаждающей жидкости (В 1) внутрь труб пучка труб (6) 3) перфорированную пластину (5), соединенную с кожухом (4) с помощью фланцевого соединения, в отверстиях которого закреплены трубы (3), расположенные в нижней части и передающие газ к распределителям, причем трубы пучка труб (6) и распределители (7) закреплены в верхней части 4) цилиндрический кожух (8), соединенный с пластиной (5) с помощью фланцевого соединения,имеющий высоту, по существу, равную высоте пучка труб (6), который в нижней части имеет одно или более впускных сопел (с), расположенных симметрично для подачи рециркулируемой суспензии (1)(получаемая жидкость и катализатор) 5) перфорированную пластину (9), имеющую группу пазов (11), расположенных по периметру,которые симметрично размещены для прохождения суспензии и непрореагировавших газов, соединенную с кожухом (8) с помощью фланцевого соединения, в отверстиях которой закреплены трубы пучка труб (6), расположенные в нижней части, и трубопроводы (10) для передачи непрореагировавших газов и суспензии, расположенные в верхней части 6) двухстеночный цилиндрический кожух (12),прикрепленный к пластине (9) с помощью фланцевого соединения, имеющий на внутренней стенке одно или более пропускающих выпускных сопелдля отвода охлаждающей жидкости (В 2), причем кольцеобразная камера (13) между двойной стенкой размещена в соответствии с группой пазов (11), расположенных по периметру, которые имеются на пластине (9) 7) перфорированная пластина (14), имеющая пазы (15), расположенные по периметру, для прохождения суспензии и непрореагировавших газов, расположенных симметрично и совпадающих с кольцеобразной камерой (13), соединенной с двухстеночным кожухом (12) с помощью фланцевого соединения, в отверстиях которой закреплены трубопроводы) головку (16), прикрепленную к пластине (14) с помощью фланцевого соединения, содержащую выпускные сопла (е) для отвода полученной жидкости (2) и выпускные сопладля отвода непрореагировавших газов (А 2) и дополнительно группу наклонных поперечных перегородок (17) для разделения частиц жидкости и/или твердого вещества. В соответствии с настоящим изобретением реактор включает, по меньшей мере, одну из секций теплообмена (3)(4)(5), как проиллюстрировано на фиг. 1 и 2. Однако можно использовать ряд секций теплообмена от 2 до 6, расположенных вертикально одна на другой. На фиг. 3 и 4 представлен узел реактора, включающий две секции теплообмена, установленные одна на другой. Следовательно, в соответствии с фиг. 1, 2, 3 и 4,реактор, являющийся предметом настоящего изо 9613 бретения, включает нижнюю часть реактора (1), в которую подается газ-реагент, через впускное сопло(а) перфорированную пластину (2) трубы (3) для передачи газа на распределители (7) цилиндрический кожух (4) перфорированную пластину (5) трубы пучка труб (6) цилиндрический кожух (8) и перфорированную пластину (9), имеющую расположенные по периметру пазы (11) и в отверстиях которой закреплены трубы пучка труб (6), а также трубопроводы (10), обеспечивающие прохождение непрореагировавших газов и суспензии. В соответствии с вариантом настоящего изобретения, относящимся к реактору, который включает две секции теплообмена (фиг. 3 и 4), двухстеночный цилиндрический кожух (12) прикреплен к пластине(9) с помощью фланцевого соединения, внутренний корпус которого разделен на два, по существу, равных объема с помощью перфорированной диафрагмы (13), в которую проходят трубопроводы (10),имеющие длину, по существу, равную высоте цилиндрического кожуха (12) и которые транспортируют как непрореогировавший газ, так и суспензию в цилиндрический кожух (19). Нижний объем кожуха (12), расположенный ниже диафрагмы (13), соединен с наружной стороной с помощью одного или нескольких выпускных сопел, через которые отводится охлаждающая жидкость (В 2) из зоны реакции/теплообмена (8). Верхний объем кожуха (12), расположенный выше диафрагмы (13), соединен с наружной стороной реактора с помощью одного или нескольких впускных сопел (е), через которые подается охлаждающая жидкостьиз зоны реакции/теплообмена. Перфорированная пластина (16), имеющая расположенные по периметру пазы (18), которые симметричны кольцеобразной камере (15) и совпадают с ней, соединена с двухстеночным кожухом (12) с помощью фланцевого соединения, в отверстиях которой закреплены трубы пучка труб (17) и распределители (7), расположенные в верхней части. Реактор с двумя секциями теплообмена, являющийся предметом настоящего изобретения, следовательно, включает цилиндрический кожух (19),имеющий высоту, равную высоте пучка труб (17), и следующие граничные узлы- перфорированную пластину (20), прикрепленную к кожуху (19) с помощью фланцевого соединения, имеющую расположенные по периметру симметричные пазы (21), в отверстиях которой в нижней части закреплены трубы пучка труб (17), и трубопроводы (22) для прохождения непрореагировавших газов и суспензии в верхней части- двухстеночный цилиндрический кожух (23),прикрепленный к пластине (20) с помощью фланцевого соединения, в котором кольцеобразная секция(24) совпадает с расположенными по периметру пазами (21) пластины (20), а внутренняя стенка цилиндрического кожуха (23) имеет одно или несколько пропускающих выпускных сопелдля отвода охлаждающей жидкости (В 2)- перфорированную пластину (25), соединенную с двухстеночным кожухом (23) с помощью фланцевого соединения, имеющую расположенные по периметру пазы (26), которые размещены симметрично и совпадают с кольцеобразной камерой (24), и в отверстиях которой закреплены трубопроводы (22). Реактор, включающий две секции теплообмена,являющийся предметом настоящего изобретения,заканчивается головкой (16), прикрепленной к пластине с помощью фланцевого соединения, содержащей выпускные сопла (е) для отвода суспензии (2) и выпускные сопладля отвода непрореагировавшего газа (А 2), а также группу наклонных перегородок (17) для разделения частиц жидкости и/или твердого вещества. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Реактор для химических реакций в трехфазной системе (жидкость, газ, твердое вещество), включающий верхнюю и нижние части, разделенные перфорированной перегородкой, причем нижняя часть реактора , содержит впускное сопло, через которое подается газ-реагент, а верхняя часть содержит устройство для впуска суспензии (жидкости и катализатора) вблизи перегородки и устройство выпуска продуктов реакции и непрореагировавших веществ, отличающийся тем, что верхняя часть реактора дополнительно имеет) секцию, содержащую 1) перфорированную пластину (2), соединенную с нижней частью реактора (1) с помощью фланцевого соединения, в отверстиях которой закреплены трубы (3) для передачи газа к распределителю (7) 2) цилиндрический кожух (4), прикрепленный к пластине (2) с помощью фланцевого соединения,который имеет одно или более впускных сопелдля подачи охлаждающей жидкости (В 1) внутрь пучка труб (6) 3) перфорированную пластину (5), соединенную с кожухом (4) с помощью фланцевого соединения, в отверстиях которой закреплены трубы (3), расположенные в нижней части и передающие газ к распределителям, причем трубы в пучке труб (6) и распределители (7) закреплены в верхней части 4) цилиндрический кожух (8), соединенный с пластиной (5) с помощью фланцевого соединения,имеющего высоту, по существу, равную высоте пучка труб (6), который в нижней части имеет одно или более впускных сопел (с), расположенных симметрично для подачи рециркулируемой суспензии (1)(полученная жидкость и катализатор) 5) перфорированную пластину (9), имеющую по периметру группу пазов (11), расположенных симметрично для прохождения суспензии и непрореагировавших газов, соединенную с кожухом (8) с помощью фланцевого соединения, в отверстиях которой закреплены трубы пучка труб (6), расположенные в нижней части, и трубопроводы (10) для пере 3 9613 дачи непрореагировавших газов и суспензии, расположенные в верхней части 6) двухстеночный цилиндрический кожух (12),прикрепленный к пластине (9) с помощью фланцевого соединения, имеющий на внутренней стенке одно или более пропускающих выпускных сопелдля отвода охлаждающей жидкости (В 2), причем кольцеобразная камера (13) между двойной стенкой размещена в соответствии с группой расположенных по периметру пазов (11), которые имеются на пластине (9) 7) перфорированную пластину (14), по периметру которой выполнены пазы (15) для прохождения суспензии и непрореагировавших газов, расположенные симметрично кольцеобразной камере (13) и совпадающие с ней, соединенную с двухстеночным кожухом (12) с помощью фланцевого соединения, в отверстиях которой закреплены трубопроводы (10)) головку (16), прикрепленную к пластине (14) с помощью фланцевого соединения, содержащую выпускные сопла (е) для отвода полученной жидкости (2) и выпускные сопладля отвода непрореагировавших газов (А 2) и, дополнительно, группу наклонных поперечных перегородок (17) для разделения частиц жидкости и/или твердого вещества. 2. Реактор по п. 1. отличающийся тем, что включает одну или более секций (з), (4) и (5) теплообмена. 3. Реактор по пп. 1 или 2, отличающийся тем,что включает две секции теплообмена. 4. Реактор по п. 3, отличающийся тем, что дополнительно включает к секциям , (1)-(5)- двухстеночный цилиндрический кожух (12),прикрепленный к пластине (9) с помощью фланцевого соединения, внутренний корпус которого разделен на два, по существу, равных объема с помощью перфорированной диафрагмы (13), в которую проходят трубопроводы (10), имеющие длину, по существу, равную высоте цилиндрического кожуха (12),по которым непрореагировавший газ и суспензия,как и из кольцевой камеры (15), поступают в цилиндрический кожух (19), причем нижний объем кожуха (12), расположенный ниже диафрагмы (13),соединен с наружной стороной с помощью одного или нескольких выпускных сопел , через которые отводится охлаждающая жидкость (В 2), из зоны реакции/теплообмена (8), а верхний объем кожуха(12), расположенный выше диафрагмы (13), соединен с наружной стороной реактора с помощью одного или нескольких впускных сопел (е), через которые подается охлаждающая жидкость (В 1) из зоны реакции/теплообмена выше кожуха (12)- перфорированную пластину (16), имеющую расположенные по периметру пазы (18), которые симметричны кольцеобразной камере (15) и совпадают с ней, соединенную с двухстеночным кожухом(12) с помощью фланцевого соединения, в отверстиях которой закреплены трубы пучка труб (17) и распределители (7), расположенные в верхней части- цилиндрический кожух (19), имеющий высоту,равную высоте пучка труб (17), и следующие граничные узлы- перфорированную пластину (20), прикрепленную к кожуху (19) с помощью фланцевого соединения, имеющую симметричные расположенные по периметру пазы (21), в отверстиях которой в нижней части закреплены трубы пучка труб (17), и трубопроводы (22) для прохождения непрореагировавшего газа и суспензии, расположенные в верхней части- двухстеночный цилиндрический кожух (23),прикрепленный к пластине (20) с помощью фланцевого соединения, в котором кольцеобразная секция(24) совпадает с расположенными по периметру пазами (21) пластины (20), причем внутренняя стенка цилиндрического кожуха (23) имеет одно или несколько пропускающих выпускных сопелдля отвода охлаждающей жидкости (В)- перфорированную пластину (25), соединенную с двухстеночным кожухом с помощью фланцевого соединения, имеющую расположенные по периметру пазы (26), которые размещены симметрично кольцеобразной камере (24) и совпадают с ней и в отверстиях которой закреплены трубопроводы (22)- головку (16), прикрепленную к пластине (25) с помощью фланцевого соединения, содержащую выпускные сопла (е) для отвода суспензии (2), и выпускные сопладля отвода непрореагировавшего газа (А 2), а также группу наклонных поперечных перегородок (17) для разделения частиц жидкости и/или твердого вещества.