Файл: 1. По способу организации процесса в реакторе апериодического действия б непрерывного действия в полупериодического действия.pdf

49 В учебнике по курсу Общая химическая технология [5] наглядно показано, что выход метанола возрастает от 10 % до 90 % с повышением давления с 5 МПа до 50 МПа при температуре в реакторе 300 С. С повышением температуры до 350 С при давлении 5 МПа процесс вообще не идет вследствие использования медьсодержащих катализаторов, а при давлении 50 МПа и температуре 350 С выход метанола составляет только 66 %. Поэтому в данных реакторах теплосъему и поддержанию постоянного температурного режима уделяется большое внимание. В этой связи неслучайно, а именно с целью поддержания постоянного температурного режима реакторы высокого давления, как в нашей стране, таки за рубежом имеют несколько слоев катализатора и встроенные теплообменные устройства, определяющие конструктивное оформление реактора. Рис. 1.29. Колонна синтеза метанола
1 – трубки кожухотрубчатого теплообменника 2 – ввод холодного синтез-газа;
3 – центральная колонна 4 – пять слоев катализатора 5 – распределитель газа
6 – корпус катализаторной коробки 7 – крышка 8 – корпус реактора 9 – вывод продуктов реакции.

50 На рис представлена типовая колонна синтеза метанола высокого давления, имеющая пять слоев катализатора и встроенный кожухотрубчатый теплообменник. Давление в колонне 32 МПа. Реактор работает следующим образом. Сжатый до 32 МПа свежий синтез-газ после очистки в фильтрах смешивается с циркуляционным синтез-газом и, пройдя кольцевой зазор между катализаторной коробкой 6 и корпусом колонны 8, поступает в межтрубное пространство теплообменника 1, расположенного в нижней части колонны. В теплообменнике 1 газ нагревается до 300 – 310 Си по центральной трубе, в которой размещен электронагреватель 3, поступает в верхнюю часть колонны в распределитель 5, откуда последовательно проходит пять слоев цинк-хромового катализатора 4. После каждого слоя катализатора, кроме последнего, в колонну вводят определенное количество холодного синтез-газа 2 для поддержания заданной температуры. После пятого слоя катализатора газ направляется в трубки теплообменника 1, где охлаждается с 300÷385 С до 130 Си выводится из колонны в холодильник-конденсатор для отделения метанола-сырца.
Электроподогреватель 3 включается только в пусковой период колонны. Для сравнения на рис. 1.30 изображена колонна синтеза метанола при среднем давлении 5 МПа. Рис. 1.30. Колонна синтеза метанола при среднем давлении
1 – фарфоровые шары 2 – катализатор 3 – штуцер вывода продуктов реакции.

51 Сжатый до 5 МПа синтез-газ предварительно подогревается в выносных теплообменниках до температуры 280÷290 Си направляется в колонну синтеза, в данном случае шахтного типа. Температурный режим в катализаторе реактора шахтного типа регулируется подачей холодного синтез-газа (холодный байпас) в специальные распределительные устройства, размещенные с определенным шагом по высоте катализатора. В другом типе реактора синтеза метанола при среднем давлении катализатор находится в трубках, охлаждаемых кипящей водой. Температуру катализатора поддерживают постоянной по всей высоте трубки регуляторами давления охлаждающей воды. При этом перегрев катализатора исключен. Диаметр таких трубчатых реакторов достигает 6000 мм при длине трубок
8÷16 м. К недостаткам реакторов среднего давления относится низкая степень превращения реакционных газов в метанол.