ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Реакторные процессы из "Промышленное псевдоожижение" Основное достоинство псевдоожиженного слоя при осуществлении реакции синтеза — это возможность точного регулирования температуры в реакционной зоне. Необходимость строгого контроля температуры диктуется пределами взрываемости реакционной смеси, чувствительностью выхода желаемого продукта к температуре, вредным влиянием наличия горячих точек на свойства катализатора. Высокий тепловой эффект реакции осложняет поддержание температуры в заданных пределах. [c.46] Вследствие низкой теплоемкости газовой смеси по сравнению с теплотой, выделяющейся при реакции, в неподвижном слое катализатора трудно осуществить эффективное управление температурным нолем, необходима большая поверхность теплообмена, работа с высококонцентрированными смесями затруднена. Задача поддержания заданной температуры значительно упрощается при проведении процесса в псевдоожиженном слое, поскольку интенсивное перемешивание частиц, обладающих высокой теплоемкостью, исключает возможность появления горячих точек. [c.46] Ниже на примере некоторых процессов рассмотрены трудности, возникающие при проектировании реакторов, а также пути преодоления этих трудностей. [c.46] В этом процессе суспензия мелкой фракции катализатора в водном растворе НС1 подается в слой на разных уровнях, что обеспечивает возможность регулирования температуры. [c.47] В выходящем из реактора газе содержатся небольшие примеси нафтохинона и малеинового ангидрида, а также следы нафталина. [c.48] Как и предыдущая, реакция высоко экзотермична при повышенных концентрациях нафтохинона реакционная смесь взрывоопасна. Наличие случайных взрывов в реакторах с неподвижным слоем заставляет предполагать, что свойства катализатора медленно меняются со временем. Поэтому процесс целесообразно вести в псевдоожиженном слое, обеспечивающем возможность строгого поддержания температуры. [c.48] На рис. И-17 приведен реактор для окисления нафталина в псевдоожиженном слое. С помощью форсунок жидкий нафталин распыляется непосредственно в слое. Жидкость немедленно испаряется и равномерно распределяется по слою 120]. Температура легко поддерживается в узких пределах благодаря наличию теплоносителя. Расходное соотношение но катализатору составляет 5 кг на 1000 кг нафталина. Фракционный состав катализатора 0—300 мкм, условное время контахгта 10—20 с, скорость газа в слое — 30—60 см/с. Процесс успешно осуществлен в 1945 г. Шервин Вильямс Компани . Современный реактор производит до 100 т фталевого ангидрида в сутки с выходом ангидрида порядка 95 или 85 кг на 100 кг нафталина. [c.48] Реакцию проводят в узком температурном интервале при температуре порядка 340 °С. Процесс открывает возможность получения высокооктанового бензина из дешевого природного газа. [c.49] В середине 40-х годов в США были проведены широкие исследования возможности осуществления этого процесса в кипящем слое. В лабораторном реакторе с псевдоожиженным слоем фирмы Гидрокарбон Корпорэйшн степень превращения достигала почти 90%. К сожалению, в промышленном аппарате был получен значительно более низкий выход полезного продукта из-за проскока пузырей газа и протекания реакций каталитического крекинга. Преодолеть трудности масштабного перехода не удавалось, в то же время цены на природный газ повышались. Все это привело к прекращению работ в 1957 г. Описание этого процесса и схему реактора можно найти в работе [23]. [c.49] Опыт осуществления этого процесса показал, какие большие трудности возникают при попытке создания крупномасштабного реактора, если необходимо добиться высокой степени превращения. Работы последних лет но изучению поведения пузырей позволяют объяснить неудачи этого процесса и предложить меры по устранению трудностей масштабного перехода. [c.49] Фирма Келлог обошла эти трудности, создав реактор, в котором катализатор движется в режиме пневмотранспорта (см. рис. XI1-26). Принципы проектирования таких систем будут изложены в главе XII. [c.50] Другие процессы. Рассмотрим некоторые процессы, осуш ествлен-ные в лабораторном или промышленном масштабе в реакторах с плотным или разреженным слоем катализатора. [c.50] На этой основе несколько японских фирм создали промышленные реакторы с псевдоожиженным слоем, а в США был разработан оригинальный процесс фирмы Дюпон . [c.50] Как видно из рис. П-19, для улучшения межфазного газообмена пузырей о плотной фазой в реакторе фирмы Дюпон размеш ены горизонтальные сетки. Для лучшего распределения газа на распределительной решетке установлен конус. Рабочие условия и состав исходной смеси различны для всех упомянутых реакторов, однако степень превраш ения уксусной кислоты примерно одинакова и составляет 50—70%. [c.50] Кипящий слой открывает возможность реализации высокоэкзо-термичного процесса газофазного хлорирования углеводородов. В лабораторных экспериментах легко достигается степень превращения, близкая к 100%, однако переход к промышленным реакторам встречает значительные трудности. [c.51] Поскольку в этом процессе велико необходимое время контакта газа с частицами, скорость газа в сечении аппарата очень мала. Для улучшения условий псевдоожижения в реакторе используются очень мелкие частицы (0,053 мм) и применяются механические перемешивающие устройства (рис. П-20). [c.51] В дополнение к приведенным примерам упомянем способ осуществления [26] высокотемпературных процессов в реакторе с псевдоожиженным слоем (рис. П-21). [c.51] В слое электропроводящих частиц (например, угля) помещается электрод, что позволяет легко достигнуть температур до 3000 °С. [c.51] Такая система может найти промышленное применение в химической и металлургической промышленности, например для производства синильной кислоты, карбидов металлов, а также для восстановления тугоплавких окисей. [c.51] Вернуться к основной статье