Эти реакторы об­ладают теми же, в сущности, элементами конструкции, что и реакторы высокого давления. Конструкция и изготовление их, однако, проще, из-за более мягких условий синтеза. Особое вни­мание необходимо уделить теплосъему, так как медьсодержащие катализаторы по сравнению с цинк-хромовыми значительно более чувствительны к колебаниям температуры. Подобно синтезу высо­кого давления, в синтезе при низком давлении применяют реакторы как шахтные (полочные), так и трубчатые. Диаметр реакторов достигает 6 м при длине 8—16 м.

В шахтных реакторах (рис. 158) обычно работают с охлажде­нием холодным газом. Часть выделяющегося тепла можно регене­рировать, получая водяной пар низкого давления [61] или подо­гревая воду, идущую на питание парового котла [52]. Можно также сочетать охлаждение холодным газом с получением водя­ного пара [6]. Эти процессы требуют очень четкого регулирования, чтобы температуру в реакторе сохранять в заданных узких пределах и обеспечивать стабильную работу аппарата [68]. Колебания температуры на выходе из реактора ведут (как и в реакторах высокого давления с поддувом холодного газа) к колебаниям тем­пературы на входе в аппарат. Можно работать и без поддува хо­лодного газа и без генерирования пара, отводя выделяющееся тепло с помощью теплообменников, через которые циркулирует холодный газ.

Холодный  газ  вводят  через   специальные  распределительные трубы; это позволяет равномерно  охлаждать слои катализатора в радиальном направлении. Распределительные трубы сконструи­рованы таким образом, что они не препятствуют выгрузке катали­затора.

Рис. 156.  Трубчатый  реактор с  катализатором внутри труб, охлаждаемый дифенилом.

Рис. 157. Трубчатый реактор с катализатором снаружи труб, охлаждаемый водой под давлением:       

1—паровое пространство; 2—катализатор.

Рис. 158. Шахтный реактор для синтеза метанола при низком давлении, охлаждаемый холодным газом [52]:

1 — распределители холодного газа.

Рис. 159. Трубчатый реактор низкого давления с водяным охлаждением [55].

 В трубчатых реакторах низкого давления (рис. 159) катализа­тор находится в трубках, охлаждаемых кипящей водой [53, 54, 55]. Почти все выделяющееся тепло используют для получения водяного пара. Температуру катализатора поддерживают постоян­ной по всей длине реактора с помощью регуляторов давления, при­чем перегревы катализатора практически исключены. Данная си­стема по сравнению с другими позволяет, кроме того, работать с меньшим количеством циркулирующего газа. Экономические пре­имущества процесса в трубчатых реакторах, охлаждаемых водой, особенно четко проявляются при переработке синтез-газа, произве­денного из угля. Этот газ содержит ≈ 28% СО и лишь несколько, процентов СО₂. Применение указанных реакторов позволяет со­кратить затраты энергии на циркуляцию газа (в связи с низкими коэффициентами рециркуляции — около 5:1), уменьшить размер аппаратов и трубопроводов.

В охлаждаемых водой трубчатых реакторах, которые уже бо­лее 20 лет применяются в синтезе Фишера — Тропша, нет опасно­сти неконтролируемого повышения температуры, и поэтому они ведут себя очень хорошо практически при всех производственных ситуациях. Выгрузка отработанного катализатора протекает тоже очень просто — путем снятия колосниковых решеток.

____________

 * Фирма Chemical Systems (США) разработала новую технологию син­теза метанола при 3—15 МПа и 200—280 С. В основе ее лежит использование реактора с псевдоожиженным катализатором [167, 168]. Синтез-газ поступает в реактор снизу, прямотоком с инертной углеводородной жидкостью (парафины), в которой взвешен катализатор. Выделяющееся тепло идет на нагревание угле­водорода, что обеспечивает строгое регулирование температуры. Образовавшийся метанол выдувается потоком непрореагировавшего газа, причем отходящий газ содержит 15—20% (об.) СН₃ОН в отличие от 5—6% (об.) при обычной техно­логии. Расход энергии в этом процессе составляет лишь 20% от затрат в обычном процессе, а степень превращения газа за один проход достигает 45%.