PL190333B1

PL190333B1 - Catalyst support

Info

Publication number: PL190333B1
Application number: PL98330582A
Authority: PL
Inventors: Waldemar Krajewski; Antoni Dubis; Andrzej Lachowski; Andrzej Kołodziej; Tadeusz Kleszcz
Original assignee: Pan Inst Inzynierii Chemicznej
Priority date: 1998-12-28
Filing date: 1998-12-28
Publication date: 2005-11-30
Also published as: PL330582A3

Abstract

A catalyst carrier, consisting of interconnected, radially-extending plates, preferably rectangular, located in the planes parallel to the carrier axis and forming an axially symmetrical structure. It is characterised in that in the plane perpendicular to the axis, the axially symmetrical structure contains a spun ring (2), with the diameter preferably smaller than the transversal dimension of the carrier.

Description

Przedmiotem wynalazku jest nośnik katalizatora, stosowanego zwłaszcza w reakcjach silnie egzotermicznych, takich jak proces otrzymywania bezwodnika kwasu ftalowego, bezwodnika kwasu maleinowego, tlenku etylenu.The subject of the invention is a catalyst support, used especially in highly exothermic reactions, such as the preparation of phthalic acid anhydride, maleic acid anhydride, ethylene oxide.

Znany z polskiego opisu patentowego nr 186590 nośnik katalizatora składa się z tworzących konstrukcję osiowo- symetryczną, usytuowanych w płaszczyznach równoległych do osi nośnika, korzystnie prostokątnych blaszek, rozchodzących się promieniowo i wzajemnie połączonych.The catalyst support known from the Polish patent description No. 186590 consists of an axially symmetric structure, situated in planes parallel to the support axis, preferably rectangular plates, radially radiating and interconnected.

Konstrukcja osiowo-symetryczna zawiera w płaszczyznach prostopadłych do osi nośnika płaskie elementy, zwłaszcza w kształcie odpowiednio pierścienia i tarczy.The axially symmetric structure comprises flat elements in planes perpendicular to the carrier axis, in particular in the shape of a ring and a disc, respectively.

Nośnik wykonuje się ze stali stopowej, korzystnie żaroodpornej i pokrywa warstwą katalizatora.The support is made of alloy steel, preferably heat-resistant, and covered with a catalyst layer.

Nośnik, którego średnica zewnętrzna jest równa średnicy wewnętrznej rury reaktora, układa się jeden na drugim w jej wnętrzu tworząc wypełnienie o strukturze uporządkowanej.The carrier, the outer diameter of which is equal to the inner diameter of the reactor tube, is placed on top of each other inside it, creating an ordered packing.

Otrzymane wypełnienie, przy dużej jednostkowej powierzchni kontaktu i niewysokich oporach przepływu, zapewnia dostatecznie intensywny, promieniowy i równomierny transport ciepła, to znaczy taki, aby w przypadku reakcji silnie egzotermicznych nie występowały przegrzania katalizatora.The obtained filling, with a large unit contact area and low flow resistances, ensures a sufficiently intense, radial and uniform heat transfer, i.e. such that in the case of strongly exothermic reactions the catalyst does not overheat.

Celem wynalazku jest opracowanie nowej konstrukcji nośnika katalizatora, który przy dużej jednostkowej powierzchni kontaktu zapewni lepszy transport ciepła lub niższe opory przepływu.The aim of the invention is to develop a new design of the catalyst support which, with a large unit area of contact, will ensure better heat transfer or lower flow resistance.

Nieoczekiwanie stwierdzono, że niższe opory przepływu przy takiej samej intensywności wymiany ciepła można uzyskać, jeżeli osiowo-symetryczny element nośnika strukturalnego będzie zawierał w płaszczyźnie prostopadłej do swej osi wyoblony pierścień.It has surprisingly been found that lower flow resistance with the same heat transfer intensity can be obtained if the axially symmetrical element of the structural support comprises a spherical ring in a plane perpendicular to its axis.

Nośnik katalizatora według wynalazku składa się z tworzących konstrukcję osiowo symetryczną, usytuowanych w płaszczyznach równoległych do osi nośnika, korzystnie prostokątnych blaszek rozchodzących się promieniowo i wzajemnie połączonych.The catalyst support according to the invention consists of, forming an axially symmetrical structure, situated in planes parallel to the axis of the support, preferably rectangular lamellae radiating out and connected to each other.

Konstrukcja osiowo-symetryczna zawiera w płaszczyźnie prostopadłej do osi wyoblony pierścień o średnicy korzystnie mniejszej od wymiaru poprzecznego nośnika.The axially symmetric structure comprises, in a plane perpendicular to the axis, a rounded ring with a diameter preferably smaller than the transverse dimension of the carrier.

Nośnik, którego wymiar poprzeczny jest równy średnicy wewnętrznej rury reaktora, układa się jeden na drugim w jej wnętrzu tworząc wypełnienie o strukturze uporządkowanej.The carrier, the transverse dimension of which is equal to the inner diameter of the reactor tube, is placed on top of each other inside it, forming a packing with an ordered structure.

Wypełnienie to charakteryzuje się dużą jednostkową powierzchnią kontaktu, niższymi oporami przepływu i zapewnia dobry transport ciepła niwelujący możliwości przegrzania katalizatora.This filling is characterized by a large unit contact area, lower flow resistance and provides good heat transfer, eliminating the possibility of overheating the catalyst.

Uzyskanie odpowiedniego profilu temperatur w złożu reaktora i obniżenie oporów przepływu umożliwia zwiększenie wydajności procesu katalitycznego.Obtaining an appropriate temperature profile in the reactor bed and lowering the flow resistance allows to increase the efficiency of the catalytic process.

Przedmiot wynalazku jest zobrazowany na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przekrój podłużny nośnika umieszczonego w rurze reaktora, a fig. 2 przekrój poprzeczny nośnika.The subject of the invention is illustrated in the drawing, in which Fig. 1 shows a longitudinal section of the carrier placed in the reactor tube, and Fig. 2 shows a cross section of the carrier.

Nośnik składa się z tworzących konstrukcję osiowo symetryczną, usytuowanych w płaszczyznach równoległych do osi nośnika i rozchodzących się promieniowo prostokątnych blaszek 1.The carrier consists of an axially symmetrical structure situated in planes parallel to the axis of the carrier and radially diverging rectangular plates 1.

190 333190 333

Wysokość każdej blaszki wynosi 10 mm, szerokość 13 mm, a grubość 0,05 mm. Blaszki są wzajemnie połączone wzdłuż osi nośnika.Each plate is 10 mm high, 13 mm wide and 0.05 mm thick. The lamellae are interconnected along the carrier axis.

Konstrukcja osiowo-symetryczna zawiera w płaszczyźnie prostopadłej do osi nośnika pierścień wyoblony 2 o średnicy zewnętrznej 24,3 mm, średnicy wewnętrznej 14,1 mm i wysokości 2,0 mm.The axially-symmetrical structure comprises, in a plane perpendicular to the carrier axis, a spherical ring 2 with an outer diameter of 24.3 mm, an inner diameter of 14.1 mm and a height of 2.0 mm.

Nośnik, którego wymiar poprzeczny jest równy średnicy wewnętrznej rury 3 wynoszącej 26,0 mm, umieszcza się jeden na drugim w jej wnętrzu tworząc wypełnienie strukturalne. Otrzymany nośnik poddano badaniom cieplno-hydraulicznym w zakresie natężeń przepływu od 1,5 nm³ /h do 10,0 nm³/h i porównano z rozwiązaniem według polskiego opisu patentowego nr 186590.The carrier, the transverse dimension of which is equal to the inner diameter of the pipe 3 of 26.0 mm, is placed one on top of the other inside it to form a structural fill. The obtained carrier was subjected to thermo-hydraulic tests in the range of flow rates from 1.5 nm ³ / h to 10.0 nm ³ / h and compared with the solution according to Polish patent description No. 186590.

Na podstawie otrzymanych wyników stwierdzono, że nośnik według wynalazku powoduje co prawda dla tych samych natężeń przepływu obniżenie współczynnika wnikania ciepła z 57,8 W/m² K do 53,5 W/m² K dla 2 nm³/h oraz z 198,4 W/m² K do 155 W/m² K dla 6 nm³/h, ale równocześnie zapewnia obniżenie oporów przepływu z 3,6 kPa/m do 0,975 kPa/m dla 2 nm³/h oraz z 28,9 kPa/m do 7,352 kPa/m dla 6 nm/h, co zmniejsza koszty przetłaczania, a zatem poprawia efektywność procesu.On the basis of the obtained results, it was found that, for the same flow rates, the carrier according to the invention reduces the heat transfer coefficient from 57.8 W / m ² K to 53.5 W / m ² K for 2 nm ³ / h and from 198, 4 W / m ² K to 155 W / m ² K for 6 nm ³ / h, but at the same time reduces the flow resistance from 3.6 kPa / m to 0.975 kPa / m for 2 nm ³ / h and 28.9 kPa / m to 7.352 kPa / m at 6 nm / h, which reduces the conveying costs and therefore improves the efficiency of the process.

Nośnik według wynalazku wykonany ze stali stopowej żaroodpornej i pokryty warstwą katalizatora wanadowo-tytanowego z powodzeniem można stosować w reaktorze rurowym do produkcji bezwodnika kwasu ftalowego w procesie utleniania o-ksylenu.The support according to the invention, made of heat-resistant alloy steel and covered with a layer of vanadium-titanium catalyst, can be successfully used in a tubular reactor for the production of phthalic anhydride in the oxidation of o-xylene.

190 333190 333

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł.Publishing Department of the UP RP. Circulation of 50 copies. Price PLN 2.00.

Claims

Patent claim

Catalyst support, consisting of forming an axially symmetrical structure, situated in planes parallel to the axis of the support, preferably rectangular lamellae radially radiating and interconnected, characterized in that the axially-symmetrical structure comprises, in a plane perpendicular to the axis, a rounded ring (2) of a diameter preferably smaller than the transverse dimension of the carrier.