Оформить заказ

Колонна синтеза метанола под давлением 5 МПа - Теория для ПАХТ

1.1 Конструкции реакторов синтеза метанола

Колонна синтеза метанола, работающая в установке при высоком давлении, показана на рисунке 1.1 [1].

Колонна синтеза метанола при высоком давлении

Рисунок 1.1 – Колонна синтеза метанола при высоком давлении

1 – теплообменник; 2 – холодный байпас; 3 – электроподогреватель; 4 –катализатор

 

Смешанный газ, пройдя кольцевой зазор между катализаторной коробкой и корпусом колонны, поступает в межтрубное пространство теплообменника, расположенного в нижней части колонны. В теплообменнике газ нагревается до 330–340 С и по центральной трубе, в которой размещен электроподогреватель, поступает в верхнюю часть колонны и проходит последовательно пять слоев катализатора. После каждого слоя катализатора, кроме последнего, в колонну вводят определенное количество холодного циркуляционного газа для поддержания необходимой температуры. После пятого слоя катализатора газ направляется в теплообменник, где охлаждается с 300–385 до 130 °С.

Размещение теплообменника внутри корпуса колонны значительно снижает теплопотери в окружающую среду, что улучшает условия автотермичной работы агрегата, исключает наличие горячих трубопроводов, т. е. делает эксплуатацию более безопасной и снижает общие капиталовложения.

Кроме того, за счет сокращения длины трубопроводов снижается сопротивление системы, что позволяет использовать турбо- циркуляционные  компрессоры  вместо поршневых.

Конструкция и изготовление реакторов для проведения процесса при низком давлении проще благодаря более мягким условиям синтеза. При этом применяют реакторы как шахтные, так и трубчатые.

В реакторах для синтеза при низком давлении особое внимание уделяют теплосъему, так как медьсодержащие катализаторы по сравнению с цинкхромовыми значительно более чувствительны к колебаниям температуры.

Реактор, используемый при давлении синтеза 5,5 МПа показан на рисунке 1.2

Колонна синтеза метанола при низком давлении

Рисунок 1.2 – Колонна синтеза метанола при низком давлении:

1 – фарфоровые шары; 2 – катализатор

В шахтных реакторах температурный режим регулируют с помощью байпасов, холодный газ вводят через специальные распределительные устройства. В трубчатых реакторах катализатор находится в трубках, охлаждаемых кипящей водой. Температуру катализатора поддерживают постоянной по всей длине реактора с помощью регуляторов давления, причем перегревы катализатора практически исключены. Выгрузка отработанного катализатора протекает тоже достаточно просто – путем снятия колосниковых решеток. Диаметр реакторов достигает 6 м при длине 8–16 м [1].

Проектируемый реактор синтеза метанола представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат высотой около 18 метров и диаметром 3.2 м (см. рисунок 2.1), установленный на опоре 9.

Конструкция 
реактора синтеза метанола

Рисунок 1.3 – Конструкция реактора синтеза метанола

1 – днище; 2 – обечайка; 3 – штуцер; 4 – катализатор; 5 – патрубки; 6 – штуцер байпасного потока; 7 – штуцер выгрузки катализатора; 8 – штуцер выхода метанола; 9 – опора.

Исходный газ подается в аппарат через штуцер в верхнем днище 1 и далее последовательно проходит через катализатор 4, на поверхности которого осуществляется синтез метанола. Продукты реакции выводятся через штуцер 8 снизу аппарата.

Слой катализатора разделен на две секции по 3,5 м. Для байпасного потока предусмотрен штуцер 6, расположенный между слоями катализатора.

Загрузка катализатора осуществляется через штуцер 3 на верхнюю полку. Нижняя полка соединена с верхней патрубками 5, через которые катализатор загружается на нижнюю полку. Выгрузка катализатора осуществляется через штуцер 7.

Аппарат состоит из цилиндрической обечайки 2 и двух эллиптических днищ 1. Внутри аппарата на двух опорных тарелках 8 расположен слой катализатора, который закрывается сверху решетками 6.

 

Конструкция  реактора синтеза метанола

Рисунок 1.4 – Конструкция реактора синтеза метанола

1 – днище эллиптическое; 2 – цилиндрическая обечайка; 3, 5 – штуцер; 4 – крышка; 6 – решетка; 7 – люк-лаз; 8 – опорная тарелка; 9 – опора; 10 – укрепляющий элемент; 11 – фланец

Верхнее днище является съемным и крепится к обечайке при помощи фланцевого соединения 11. Нижнее днище приваривается к обечайке.

Аппарат установлен на цилиндрической опоре 9, в которой предусмотрены отверстия для штуцеров выгрузки насадки, вывода метанола и доступа внутрь опоры для обслуживания колонны. Вверху опоры есть небольшое отверстие для выхода газов, скапливающихся под колонной.

Для обслуживания внутренних устройств колонны над опорными тарелками размещены два люк-лаза.