Каталитический химический реактор аксиально-радиального потока с двумя слоями катализатора - RU2019111499A
Код документа: RU2019111499A
Формула
1. Каталитический реактор, выполненный с возможностью обработки газового потока последовательным пропусканием его через первый катализатор (А) и второй катализатор (В) и содержащий каталитический слой (1) в форме полого цилиндра, имеющего вертикальную ось (2), основание (5), секцию (3b) радиального впуска газа, секцию (6) осевого впуска газа и секцию (4b) радиального выпуска газа, причем обеспечивается формирование аксиально-радиального потока через каталитический слой (1), а секция (6) осевого впуска газа расположена на верхнем конце каталитического слоя (1),
отличающийся тем, что каталитический слой (1) содержит: первую цилиндрическую кольцевую часть (9), проходящую от основания (5) каталитического слоя к секции (6) осевого впуска и содержащую только первый катализатор (А);
вторую цилиндрическую кольцевую часть (10), проходящую от основания (5) каталитического слоя к секции (6) осевого впуска и содержащую слой первого катализатора (А) и слой второго катализатора (В), причем слой первого катализатора располагается над слоем второго катализатора, и первая кольцевая часть и вторая кольцевая часть расположены коаксиально одна вокруг другой.
2. Реактор по п. 1, в котором первый катализатор (А) предназначен для активизации первой химической реакции, а второй катализатор (В) предназначен для активизации второй реакции, причем первая реакция и вторая реакция различаются.
3. Реактор по п. 1 или 2, в котором границей раздела между первой кольцевой частью и второй кольцевой частью является вертикальная цилиндрическая поверхность.
4. Реактор по любому из пп. 1-3, в котором во второй кольцевой части (10) слой второго катализатора (В) проходит от основания (5) каталитического слоя до заданного уровня (11) раздела, а слой первого катализатора (А) проходит
поверх слоя второго катализатора от этого уровня (11) раздела к секции (6) осевого впуска.
5. Реактор по п. 4, в котором секцией (4b) выпуска газа является цилиндрическая поверхность, расположенная целиком нижеуказанного уровня (11) раздела.
6. Реактор по п. 5, содержащий цилиндрическую стенку (4), имеющую верхнюю часть (4а), не обладающую газопроницаемостью и проходящую по меньшей мере от секции (6) осевого впуска до указанного уровня (11) раздела, и газопроницаемую нижнюю часть (4b), находящуюся ниже этого уровня (11) раздела и образующую упомянутую секцию радиального выпуска газа.
7. Реактор по любому из предыдущих пунктов, содержащий плавающую перегородку (11), отделяющую слой первого катализатора от слоя второго катализатора во второй кольцевой части (10).
8. Реактор по любому из предыдущих пунктов, в котором первая кольцевая часть (9) и вторая кольцевая часть (10) разделены газопроницаемой разделительной перегородкой (8).
9. Реактор по п. 8, в котором разделительная перегородка (8) проходит от основания (5) каталитического слоя вверх до секции (6) осевого впуска.
10. Реактор по любому из предыдущих пунктов, в котором каталитический слой (1) имеет тип с аксиально-радиальным входящим потоком, первой кольцевой частью (9) является внешняя область каталитического слоя, а второй кольцевой частью (10) является внутренняя область каталитического слоя.
11. Реактор по любому из предыдущих пунктов, в котором секция (6) осевого впуска газа каталитического слоя представляет собой открытую верхнюю секцию каталитического слоя (1) или имеет газопроницаемую крышку.
12. Реактор по любому из предыдущих пунктов, в котором первый катализатор (А) пригоден для разложения N2O на азот и кислород, а второй катализатор (В) пригоден для активизации реакции NOx и N2O с восстановителем.
13. Каталитический реактор, выполненный с возможностью обработки газового потока последовательным его пропусканием через первый катализатор и второй катализатор и содержащий каталитический слой (1) в форме полого цилиндра, имеющий вертикальную ось и по меньшей мере секцию поперечного радиального впуска и верхнюю секцию (6) осевого впуска для формирования аксиально-радиального потока через слой, и имеющий секцию выпуска, причем
каталитический слой содержит первую верхнюю зону (13), прилегающую к верхней секции (6) осевого впуска, и расположенную под ней вторую зону (14);
верхняя зона каталитического слоя содержит только первый катализатор и не обращена к секции выпуска каталитического слоя, благодаря чему отходящий газ верхней зоны проходит в лежащую под ней вторую зону каталитического слоя;
вторая зона каталитического слоя содержит слой первого катализатора и слой второго катализатора, и эти слои расположены коаксиально один вокруг другого;
и реактор дополнительно содержит газопроницаемую разделительную перегородку (8) между двумя коаксиальными слоями второй зоны каталитического слоя; причем
указанная разделительная перегородка проходит также в верхнюю зону каталитического слоя, так что каталитический слой разделяется на две коаксиальные части, из которых первая коаксиальная часть (9) содержит только первый катализатор, а вторая коаксиальная часть (10) содержит слой второго катализатора, проходящий вверх до заданного уровня, и слой первого катализатора над этим уровнем;
вторая коаксиальная часть опционально содержит плавающую перегородку, отделяющую слой первого катализатора от слоя второго катализатора;
каталитический слой имеет тип с аксиально-радиальным входящим потоком, а во второй его зоне, содержащей два коаксиальных слоя первого и второго катализатора, первый катализатор расположен снаружи второго катализатора;
первый катализатор пригоден для разложения N2O на азот и кислород, а второй катализатор пригоден для активизации реакции NOx и N2O с восстановителем.
14. Способ удаления оксидов NOx азота и закиси N2O азота из газового потока, при осуществлении которого: вводят газовый поток в реактор по п. 12 или п. 13, содержащий каталитический слой с двумя коаксиальными кольцевыми частями, пропускают входящий газовый поток через первый катализатор, содержащийся в первой кольцевой части каталитического слоя и/или в верхнем слое второй кольцевой части каталитического слоя; пропускают полученный таким образом частично очищенный выходящий газовый поток через второй катализатор, содержащийся в нижнем слое второй кольцевой части; извлекают очищенный газ из нижнего слоя катализатора.
15. Способ по п. 14, в котором газовым потоком, содержащим NOx и N2O, является отходящий газовый поток, образующийся в процессе синтеза азотной кислоты.
