Конструкція каталітичних реакторів

Вимоги до конструкції:

– висока продуктивність;

– забезпечення безперервності процесу при оптимальних технологічних режимах;

– легкість в керуванні;

– можливість автоматизації;

– малий гідравлічний опір;

– доступність завантаження і вивантаження каталізатора;

– наявність пристрою для підігріву газових сумішей і рекуперації тепла;

– невелика металоємність, доступність монтажу, ремонту і транспортування.

За способом взаємодії газів з каталізатором апарати розділяються на 3 групи:

1. Каталітичні реактори з фільтруючим шаром каталізатору.До апаратів з фільтруючим шаром відносяться ємнісні, трубчаті і поличні апарати, принцип дії яких заснований на фільтрації газу через шар нерухомого каталізатора (рис. 5.1). На цьому принципі заснована робота більшості контактних апаратів. Причому каталізатор може знаходитися у вигляді металевих сіток, натягнутих за ходом руху газу, трубчатих контактних апаратів або у вигляді твердих тіл різної форми, що розташовуються на перфорованих ґратах. Переваги таких апаратів – простота конструкції. До недо­ліків слід віднести відсутність теплообміну, що дозволяє проводити в них тільки ті реакції, які супроводжуються невеликими тепловими ефектами.

Для повноти протікання процесу в одному апараті може бути встановлено декілька шарів контактної маси. Багатошарові контакт­ні апарати найчастіше встановлюють, коли є необхідність піддавати очищуваний газ додатковій обробці (нагріванню, охолоджуванню і т. д.). Це дозволяє вести процес при оптимальному температурному режимі на кожній полиці.

Залежно від функціонального призначення контактні апарати з фільтруючим шаром каталізатора мають декілька варіантів кон­структивного оформлення: реактори каталітичні з твердим каталі­затором, розміщеним в окремому корпусі (тип К); реактори каталітичні, в яких у загальному корпусі розміщені контактний вузол і підігрівач (тип ТК); реактори термокаталітічні, в яких в загальному корпусі розміщені контактний вузол і рекуператор тепла (тип KB); реактори каталітичні, в яких у загальному корпусі розміщені підігрівач, контактний вузол і рекуператор тепла (тип ТКВ). Найбільш перспективними є апарати ТКВ, які максимально відповідають екологічним вимогам.

Рисунок 5.1 – Схеми контактних апаратів з фільтруючим шаром каталізатора.

А – контактний апарат з каталізатором у вигляді сіток; б – трубчатий контактний апарат; в – контактний апарат з перфорованими ґратами; г – багатошаровий контактний апарат; д – контактний апарат з трубками Фільда; е – контактний апарат з теплообмінником.

Наприклад, термокаталітичний допалювач конструкції Гіпрогазочистка (рис. 5.2).

Газ, що містить шкідливі домішки, підігрівається очищеними газами в теплообміннику-рекуператорі. Потім змішується з топковими газами, що утворюються при спалюванні палива в пальниках,після чого відбувається знешкодження на поверхні каталізатора.

Рисунок 5.2 – Каталітичний допалювач конструкції Гіпро­газочистка: