ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Реакторы для нефтехимических производств из "Справочник нефтехимика. Т.1" Большое распространение гетерогенных процессов обусловило широкое использование в реакторах специальных приемов и средств для улучшения массообмена между фазами высокие линейные скорости газа (в реакторах для гетерогенно-каталитических процессов), барботажные устройства, различного рода насадки и тарелки, устройства для механического перемешивания реакционной среды и т. д. [c.119] Проведение многих реакций нефтехимического синтеза требует принятия специальных мер для интенсификации теплообмена в реакторах. С этой целью реакторы снабжаются достаточно большой удельной теплообменной поверхностью (т. е. поверхностью на единицу реакционного объема) и в них создаются условия, обеспечивающие максимальные значения коэффициентов теплопередачи. Наибольшие величины удельной поверхности достигаются в трубчатых реакторах (до 200 м ) и в реакторах колонного типа с внутренними трубчатыми или змеевиковыми теплообменниками (50—100 м ). Наименьшие удельные поверхности имеют реакторы емкостного типа с рубашкой (5—10 Г ). Для увеличения коэффициентов теплопередачи, которые определяются, как правило, теплоотдачей со стороны реакционного пространства, использукзт различные способы турбу-лизации среды высокие линейные скорости газа в трубчатых реакторах, барбо-таж в газожидкостных процессах, механическое перемешивание, псевдоожижение твердого катализатора или теплоносителя. Интенсификация теплообмена со стороны хладагента, если она необходима, достигается обычными способами турбулизация потока, теплосъем кипящей жидкостью, применение эффективных теплоносителей. [c.119] Многие гетерогенно-каталитические процессы проводятся на катализаторах, изменяющих свои свойства в ходе эксплуатации. Для осуществления таких процессов используются реакторы с неподвижным слоем катализатора, приспособленные для работы в условиях цикличности период контактирования — период регенерации, а также реакторы с движущимся катализатором, циркулирующим по контуру зона контактирования — зона регенерации. [c.119] Высокая доля стоимости сырья и затрат на выделение продукта из реакционной смеси в общей себестоимости продукции нефтехимических производств заставляет искать пути максимально полного и селективного превращения исходных веществ. С этой точки зрения наиболее Эффективными являются реакторы, близкие по гидродинамическим характеристикам к типу идеального вытеснения. [c.119] Разновидностью перечисленных трех соединений реакторов является их реализация в одном корпусе, т. е. как единого аппарата. Примерами могут служить полочный реактор, барботажный многосекционгшй реактор, такой же реактор, но с большой зоной смешения на входе. Разнообразные схемы подобных аппаратов приведены, например, в [1, 2]. [c.120] При рассмотрении различных типов нефтехимических реакторов ниже использована классификация, основанная на двух-признаках 1) фазовом составе смеси веществ, находящихся в реакторе, включая активные реагенты, катализаторы й растворители (твердые теплоносители и всевозможные инертные насадки не учитываются) 2) преимущественном характере течения потока реакционной смеси через свободное пространство реактора (т. е. на том, близко ли тече-ченне к режиму полного перемешивания или полного вытеснения). В соответствии с этим приводятся разнообразные типы реакторов с перемешиванием потока и с вытеснением, предназначенные для проведения процессов в следующих реакционных средах газовая фаза жидкая фаза газ — твердый катализатор жидкость — твердый катализатор газ — жидкость жидкость — жидкость газ-жидкость—твердый катализатор. [c.120] Не рассматриваются аппараты, характерные для некоторых специфических производств получение нефтяного кокса, технического углерода, синтетического каучука. Сведения о них имеются в [2, 3]. [c.120] Следует отметить, что в установках нефтехимических процессов преимущественно применяются нестандартные реакторы (зачастую изготавливаемые в единственном экземпляре). Исключемие составляют реакторы каталитического риформинга и смесительные реакторы с герметическим электромагнитным приводом. Характеристики этих реакторов приведены на стр. 126, 127. [c.120] При разработке аппаратурного оформления реакторного узла любого конкретного процесса, в том числе при расчете его оптимальных характеристик, используют термодинамические, кинетические и физические данные о процессе, а также учитывают его технологические и экономические особенности. При этом широко применяют методы математического моделирования реакторов и методы оптимизации — см., например (1, 2, 4—6). [c.120] Реакторы для проведения процессов в гомогенной газовой фазе. В нефтехимии не много процессов, протекающих в гомогенной газовой фазе, однако среди них такие важные, как пиролиз и термокрекинг. [c.120] Реакторы смешения. Перемешивание газа в реакторе может осуществляться как за счет конвекции в объеме, так и путем принудительной циркуляции с помощью встроенных вентиляторов. [c.120] Реакторы этого типа имеют ряд достоинств, существенных для проведения газовых реакций, особенно при высокой температуре и агрессивности среды 1) отсутствует теплообмен через стенку, что при малых коэффициентах теплоотдачи со стороны газа потребовало, бы большой поверхности 2) легко осуществляется тепловая и коррозионная защита корпуса со стороны реакционной камеры 3) поверхности стенок и насадки в расчете на единицу реакционного объема малы, что благоприятно сказывается на протекании цепных газовых реакций, уменьшая скорость обрыва цепей. [c.121] Реакторы с принудительной циркуляцией газа обеспечивают возможность наружного теплообмена, равномерность поля температур в объеме, более свободное регулирование технологического режима, однако обладают недостатками, связанными с наличием движущйхся деталей и трудностями тепловой и коррозионной защиты. Схемы таких аппаратов приведены в работе [1]. [c.121] Реактор состоит из пучка длинных труб небольшого диаметра, обогреваемых топочными газами. Трубы располагаются непосредственно в топке печи, причем большое значение для качества нагрева и удобства эксплуатации имеет конструкция печи и способ расположения в ней труб. Современные пиролизные печи, рассчитанные на большие производительности, имеют в одном корпусе несколько топочных камер (4—5), в которые заложено до 16 параллельно работающих змеевиков. Трубы змеевика делятся на четыре секции секцию предварительного нагрева сырья, секцию перегрева пара, высокотемпературную конвекционную и раднантную секции. Температура смеси постепенно повышается от первой секции (200 С) к последней (800—850 °С) [71. [c.122] Подробное описание вариантов конструкции и работы пиролизных печей дано в гл. 2. [c.122] Основные достоинства трубчатых реакторов для проведения газофазных реакций (в частности, пиролиза и крекинга) 1) интенсивный теплообмен через стенку, регулируемый наружной температурой и подбором диаметра трубки 2) обеспечение оптимального температурного режима процесса (что легко осуществимо при большой длине трубок и позонном подводе теплоты) 3) отсутствие Продольного перемешивания потока, что способствует глубокому превращению сырья с высокой селективностью (характерно для процессов пиролиза и крекинга). [c.122] К недостаткам таких реакторов, проявляющимся в процессах пиролиза и крекинга, следует отнести 1) ограниченность температуры процесса пределом жаростойкости материала трубок 2) большое гидравлическое сопротивление трубок 3) отложение кокса на внутренней поверхности трубок (требуются периодические остановки для выжигания кокса, увеличивается гидравлическое сопротивление трубок, ухудшается теплообмен). [c.122] Перечисленные недостатки отсутствуют в реакторах с твердым движущимся теплоносителем, различные схемы которых приведены в работе [7]. Однако эти реакторы пока не имЛот широкого применения. [c.122] К реакторам вытеснения следует отнести также трубчатые аппараты, в которых отношение длины к диаметру меньше, чем у змеевиков, однако достаточно велико (порядка 10—100). В реакторах такого типа проводится, например, нитрование пропана. Поглощение теплоты реакции происходит в них за счет испарения и эндотермического разложения азотной кислоты. Раствор кислоты впрыскивается в объем в нескольких точках по высоте реактора, через который пропускается пропан. [c.122] Вернуться к основной статье