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          反應容器及換熱元件

          根據腐蝕情況,選用各種金屬材料制作,高壓容器采用復合材料制作,可減少投資。為滿(mǎn)足傳熱的需要,容器外一般帶夾套,內部裝有盤(pán)管,盤(pán)管一般不超過(guò)3組,帶導流筒時(shí)盤(pán)管數量可以更多。當容器體積大于10m³時(shí),內部傳熱元件可采用空心換熱板,單位體積內的傳熱面積可提高1倍以上。

           

          多組盤(pán)管結構:

          常見(jiàn)的內置換熱元件,具有加工簡(jiǎn)單、投資小、耐高壓等特點(diǎn),反應器內盤(pán)管的面積一般不超過(guò)5㎡/m³,其傳熱能力已能滿(mǎn)足90%以上的反應,但是不能滿(mǎn)足大容積、有劇烈放熱的化學(xué)反應,特別是在傳熱溫差小的情況下。

           

          多組盤(pán)管結構圖

           

          換熱板結構(專(zhuān)利,一種反應釜和換熱板,ZL201420849938.6):

          當多組盤(pán)管仍無(wú)法滿(mǎn)足傳熱要求時(shí),常規的設計會(huì )采用外循環(huán)+外置換熱器的形式,傳熱能力可無(wú)限放大。然而這增加了裝置的投資與能耗,而且外循環(huán)泵在高壓和催化劑磨損下使用壽命比較短。因此,內置換熱板是提高傳熱能力有效途徑。

          內置換熱板一般安裝在大于10m³的容器內部,數十塊垂直的換熱板均布在容器內,呈環(huán)狀布置,換熱板有一定的弧度且安裝時(shí)有適當的后掠角,對流體的流動(dòng)具有良好的導向作用。每塊換熱板均由兩塊金屬板焊接制成,兩塊板之間留出蜂窩狀的孔洞,冷卻介質(zhì)在內部流動(dòng)帶走反應熱,蜂窩結構還大幅度增加了換熱板的強度。這種換熱形式可使傳熱面積大幅度增加到10㎡/m³以上,且傳熱系數比盤(pán)管明顯提高。由于傳熱能力的大幅度增加,對傳熱溫差的要求就降低了,換熱板內就可采用溫度較高的軟水進(jìn)行循環(huán)冷卻,再采用普通工業(yè)循環(huán)水冷卻軟水成為可能,這種方法可根本解決反應器內換熱元件內部結構的問(wèn)題??傊?,內置換熱板技術(shù)使液相催化加氫裝置的傳熱設計變得更加靈活。

          與盤(pán)管相比,換熱板的明顯優(yōu)勢在于換熱面積大,傳熱系數高,而且液體在軸向的流動(dòng)衰減少,更利于催化劑的懸浮。

           

           

          內置換熱板

           

          反應器內置盤(pán)管與換熱板的流場(chǎng)對比圖

           

          三層盤(pán)管的流場(chǎng)

          換熱板的流場(chǎng)

           

          原正設計的換熱板按加工工藝分兩種,一種是焊接鼓脹成型法,另一種是沖壓成型焊接法,不同的類(lèi)型適合不同的場(chǎng)合。

           

          焊接鼓脹成型的換熱板

          沖壓成型焊接的換熱板

              


          催化劑分離系統

          Catalyst Separation System

           

          液相催化加氫催化劑一般以雷尼鎳或鈀炭、鉑炭、釕炭等貴金屬為催化劑,由于價(jià)格昂貴,必須回收套用以節省成本。固態(tài)催化劑由于流動(dòng)性差、顆粒直徑細小、而且不能與空氣接觸,安全高效地進(jìn)行回收套用變得困難,原正公司經(jīng)過(guò)十幾年數百套工業(yè)裝置的研究與實(shí)踐,掌握了多種催化劑在多種工藝條件下的回收技術(shù),包括重力沉降分離、磁分離、燒結管過(guò)濾、膜過(guò)濾等。

           

          重力沉降分離:

          重力沉降分離僅適合液固兩相密度差距比較大的體系,如雷尼鎳催化劑(Raney-Ni)、林德拉催化劑(Lindlar catalyst)等。

          間歇生產(chǎn)時(shí),催化劑一般直接在反應器內沉降,大部分有活性的催化劑留在反應器內直接套用。為提高反應器的生產(chǎn)效率,反應結束后也可將所有物料轉移到專(zhuān)門(mén)的沉降槽,沉降可帶壓或常壓進(jìn)行。

          連續生產(chǎn)時(shí),采用多個(gè)反應器串聯(lián),并在最高位設置沉降槽,反應器之間的物料靠位差溢流,通過(guò)緩沖槽后再用泵提升至沉降槽,底部催化劑淤漿靠重力返回第一個(gè)反應器,上清液去過(guò)濾系統。本系統內設備在相同的壓力條件下操作,使催化劑的循環(huán)過(guò)程及設備選型變得容易。

           

          燒結管過(guò)濾:

          靠重力沉降分離催化劑后的上清液仍含少量細顆粒催化劑,沉降速度慢,可采用燒結管過(guò)濾,物料靠壓力從燒結管外壁滲入管內,催化劑被截留在外壁形成濾餅,干凈的物料從管內流出。過(guò)濾結束后燒結管內的用溶劑反洗,催化劑濾餅層脫落,根據其活性程度套用或廢棄。燒結管材質(zhì)一般采用不銹鋼、鈦、鎳、蒙乃爾等金屬材料,可耐溫耐壓耐腐蝕,常用精度范圍0.5-10μ。

          鈀炭、鉑炭、釕炭等貴金屬催化劑由于載體密度小,不容易沉降,而且催化劑用量少,可直接采用燒結管過(guò)濾,用溶劑反洗套用也特別方便。

           

           

          燒結管過(guò)濾器工作原理圖

          金屬燒結管濾芯

          燒結管過(guò)濾器

           

           

          磁分離(專(zhuān)利,一種磁過(guò)濾設備,ZL201620167315.X):

           

          磁分離僅適合雷尼鎳催化劑??恐亓Τ两捣蛛x催化劑后的上清液如果焦油含量高,容易堵塞燒結管,此時(shí)應采用磁分離。磁分離器由容器、套管、稀土磁棒和提升機構組成,容器內分布多根套管,套管內裝有磁棒,磁棒能在提升機構的作用下上下移動(dòng)。含有催化劑的物料進(jìn)入容器后,催化劑顆粒被稀土磁棒吸附,干凈的物料從另一側排出,優(yōu)化的流道設計可防止物料短路。當稀土磁棒吸附飽和后,提升機構將套管內的磁棒拉出,套管外的催化劑濾餅失去磁力從容器底部排出。配有自動(dòng)控制系統時(shí),該分離系統可連續操作。

           

           

           

          磁分離工作原理圖

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