Радиальные реакторы

Радиальные реакторы

ПРОМЫШЛЕННЫЙ РАДИАЛЬНЫЙ РЕАКТОР. СИНТЕЗ АММИАКА. 560000 ТОНН В ГОД. ВИД ПЕРВОЙ ПОЛКИ

С использованием методов эксергетического анализа и методов математического моделирования было показано, что применительно к каталитическим стадиям технологических линий производств аммиака, метанола и др. перспективным направлением является разработка и применение радиальных реакторов.

Реконструкция реакторов синтеза аммиака в радиальные позволяет уменьшить энергопотребление агрегата не менее чем на 0.3 Гкал на тонну продукта, что эквивалентно экономии 16.74 миллионов кубометров природного газа в год на один агрегат. Потенциально при реконструкции 8-ми агрегатов экономия природного газа составит около 134 миллионов кубометров природного газа в год.

В среднем радиальные реакторы характеризуются на 25-30% меньшими затратами металла и катализаторов и в 4-10 раз меньшим гидравлическим сопротивлением по сравнению с аналогичными аксиальными аппаратами.

Разработана конструкции реактора для проведения гетерогенных каталитических реакций, основной отличительный признак которого состоит в том, что внутри каждой катализаторной корзины по периметру у газоподводящей стенки установлены перфорированные по всей длине дополнительные коллекторы (Патент РФ №2366499, RU, C2, BO1J 8/04 (2006.01) Реактор для проведения гетерогенных каталитических реакций. Заявлено 15.08.2007; опубл. 10.09. 2009. // Бюл. №25, 10.09.2009).

Благодаря установке дополнительных коллекторов в каждой катализаторной корзине достигается:

  1. Равномерное распределение газового потока по слою катализатора и, как следствие, в каждой катализаторной корзине однородный профиль концентраций и температур по аксиальной координате в любой радиальной позиции.
  2. Низкое гидравлическое сопротивление реактора синтеза, зависящее, главным образом, от распределения перфорации газоотводящих перфорированных стенок катализаторных корзин (регулируемый параметр).
  3. Низкая скорость газа на выходе из отверстий газоподводящих перфорированных стенок катализаторных корзин, что исключает разрушение катализаторной сетки, и прилегающего слоя катализатора и, как следствие, появление катализаторной пыли и попадание её в газоподводящий коллектор.
  4.  Исключение накопления катализаторной пыли благодаря специальным устройствам в газоподводящих коллекторах – пылесборникам, которые выводят её в нижнюю часть катализаторных корзин.
  5. Практически одинаковое гидравлическое сопротивление реактора на протяжении всего срока службы катализатора вследствие отсутствия  катализаторной пыли.
  6. Гибкая система регулирования температурного режима в катализаторном слое, обеспеченная  равнодоступностью всех слоёв катализатора для холодных байпасов.

Таким образом, повышается надежность и эффективность реактора.

 По такому принципу были реконструированы реакторы синтеза аммиака:        

Страна

Город

Компания

Агрегат, мощность

Год

Узбекистан

Фергана

Ферганское ПО “Азот”

АМ-76,

 1420 т/с

1992

Россия

Новомосковск

Новомосковское ПО Азот”

АМ-70,

1360 т/с

1993

Россия

Новгород “Акрон”

ТЕС,

1500т/с

2001

Россия

Кемерово  

АМ-76, 1730т/с

2007

Конструкция радиального реактора, описанная выше применительно к колонне синтеза аммиака, удобно подходит для реконструкции любых действующих аксиальных и радиальных аппаратов.

Ниже приводится один из вариантов технических решений по реконструкции  действующего реактора конверсии СО в агрегатах АМ-70 и АМ-76.

Важными преимуществами этого варианта от существующей конструкции являются:

  1. Ход газа в общем направлении сверху вниз, что позволяет организовать движение потока как в аксиальном направлении через затворно-усадочный слой, так и в радиальном направлении через катализатор, находящийся между перфорированными стенками катализаторной корзины и центральной трубы.
  2. Полное использование всего загруженного катализатора для реакции.
  3. Отсутствие паразитных объёмов катализатора
  4. Возможность изменять объём загружаемого катализатора в соответствии с его активностью в любых пропорциях.
  5. Полное отсутствие сальников и компенсаторов. Высокая ремонтодоступность и ремонтопригодность.
  6. Отсутствие сварочных работ внутри реактора. Все детали реконструкции изготавливаются и поставляются, подготовленными для монтажа.
  7. Короткие сроки монтажа.
  8. Как следствие повышенная эксплуатационная надежность.

  В результате реконструкции выявляются  следующие преимущества:

  • сокращение объема катализатора и эксплуатационных затрат на   катализатор;
  • уменьшение времени на рассев, восстановление и загрузку катализатора;
  • уменьшение количества вредных выбросов катализаторной пыли в  окружающую среду;
  • уменьшение трудоемкости загрузки;
  • сокращение времени и трудоемкости выгрузки катализатора;
  • сокращение времени и затрат на восстановление и пассивацию катализатора.

Опыт разработки и внедрения радиальных реакторов

Наша организация имеет большой опыт разработки и применения радиальных реакторов в разнообразных технологических процессах. Радиальные реакторы    внедрены:

  • Радиальные реакторы среднетемпературной  конверсии  углерода на 20-ти аммиачных агрегатах АМ-70,76.
  • Радиальные реакторы средне- и низкотемпературной  конверсии оксида  углерода в аммиачном агрегате завода азотных удобрений в г. Нуэвитас (Республика Куба).
  • Радиальные реакторы конверсии оксида углерода 1-ой и 2-ой ступени производства аммиака АМ-80.
  • Радиальные реакторы в производстве восстановительного газа на Броварском заводе порошковой металлургии и Волгоградском металлургическом заводе,
  • Радиальные реакторы для цеолитной серооочистки на комбинате Стара Загора (Болгария), на химическом комплексе Мазари-Шериф (Афганистан),
  • Радиальные реакторы для сероочистки в составе производства метанола М-40 (Китай).
  • Реконструирован реактор конверсии СО  1-ой ступени поз.114 на ОАО “Невинномысский Азот ”, 2001 год.
  • Спроектированы и установлены дополнительные радиальные  реакторы  низкотпемпературной конверсии СО в трех модернизированных агрегатах аммиака фирмы ТЕК (Невинномысский Азот, НАК Азот, Северодонецкий Азот).