ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Типы реакторов из "Катализ в кипящем слое" Реакторы с твердым катализатором, предназначенные для катализа газов, называют также контактными аппаратами или конверторами. Реакторы, имеющие небольшой диаметр при значительной высоте, что характерно для конверторов, работающих под большим давлением, называют также колоннами, например, колонны синтеза аммиака, метанола и т. п. Реакторы для эндотермических процессов, внутри которых вырабатывается тепло (сжиганием топлива, электронагревом и т. п.), используемое для нагревания реагирующих газов, называют нередко печами. Те или иные названия реакторов, принятые в различных отраслях промышленности, будут встречаться при дальнейшем изложении в последующих главах. [c.108] Гидродинамическая и тепловая характеристика реакторов КС дана в главах I и II, а их преимущества и недостатки в сравнении с реакторами фильтрующего слоя рассмотрены в начале настоящей главы. Применительно к отдельным производствам реакторы рассматриваются в последующих главах и, наконец, методы расчета их изложены в главе VIII. [c.108] Здесь мы рассмотрим основные требования к реакторам КС, классификацию их и дадим обобщающие представления об основных типах реакторов. [c.108] Основные требования к реактору отличаются в различных процессах, но главные из них остаются справедливыми в той или иной степени по отношению ко всем реакторам. [c.108] Рпр — плотность продукта, кг м х — степень превращения основного исходного вещества р — коэффициент пересчета, равный отношению объемов, или количества молей всех газов в продукционной смеси к объему (количеству) молей исходных веществ. [c.108] Большая интенсивность обычно обеспечивается повышением V, однако при прочих равных условиях линейная скорость пропорциональна объемной, поэтому повышение интенсивности в реакторах КС ограничивается усилением истирания катализатора, уносом катализатора, ростом гидравлического сопротивления решетки и, наконец, снижением выхода продукта. [c.109] Высокий выход продукта также является основным показателем работы реактора. Однако высокий выход обычно находится в противоречии с максимальной интенсивностью, которая достигается при больших объемных скоростях газа, но при этом понижается выход. В процессах с открытой цепью отдают предпочтение выходу за счет уменьшения скорости газа и соответственно интенсивности работы катализатора. При этом V измеряется единицами, десятками, сотнями нм (м - ч). В циклических процессах в меньшей тепени стремятся увеличить выход и применяют объемные скорости У = 103-105 НЛ4 /(Л13.ч). [c.109] Понижение АР в аппаратах КС достигается с помощью различных конструктивных мероприятий. Наиболее же реальным путем понижения АР, как показано выше, является уменьшение размера зерен катализатора. При этом уменьшается Яд и АР по уравнению (1.2), лропорционально уменьшается АРреш согласно уравнению (1.36). [c.109] Наилучшее использование тепла экзотермических процессов и тепла, подводимого для компенсации эндотермических процессов, как правило, обеспечивает конкурентоспособность того или иного типа реактора. Тенлообменные элементы в значительной степени определяют общую конструкцию реактора и удельные затраты металла на его изготовление. Выше уже было отмечено, что реакторы КС при меньшей поверхности теплообмена позволяют использовать тепло с меньшими потерями, чем реакторы фильтрующего слоя. [c.109] Лёгкость обслуживания (хорошая управляемость) реактора КС обеспечивается простотой конструкции, термоустойчивостью в работе, облегченной возможностью автоматизации и большей взрывобезопасностью по сравнению с реакторами фильтрующего слоя. Главное внимание приходится уделять стабильности гидродинамической обстановки, определяющей степень неоднородности, слоя и соответственно показатели его работы. [c.109] Малая стоимость -реактора обеспечивается простотой его конструкции й применением дешевых конструкционных материалов. [c.109] Следует отметить, что изложенные выше требования к реакторам взаимосвязаны весьма сложно и в известной мере противоречивы. Так, понижение гидравлического сопротивления может быть достигнуто за счет снижения высоты слоя пли увеличения свободного сечения решетки, но и то и другое приведет к уменьшению выхода продукта. Для наилучшего использования тепла требуется згсложнение теплообменных элементов, а это противоречит последующим требованиям о легкости обслун ивания и малой стоимости реактора и т. д. [c.110] Окончательным критерием качества реактора является себестоимость полученного продукта при высоком качестве его и безопасных условиях обслуживания аппарата. [c.110] Классификация реакторов КС производится но числу слоев, периоду обновления катализатора, по типу теплообмена. [c.110] По числу слоев аппараты делятся на одно- и многослойные. Ниже будет дана подробная характеристика обоих классов реакторов КС. Все реакторы, одно- и многослойные, могут иметь постоянные слои катализатора, в которых зерна находятся в течение продолжительного срока работы, измеряемого месяцами или годами без регенерации и нестационарные слои, в которых зерна катализатора заменяются для регенерации непрерывно или через малые периоды времени. [c.110] По способу теплообмена различают реакторы, имеющие внутренние теплообменные элементы и не имеющие их. [c.110] Без теплообменных элементов эффективно работают прежде всего аппараты, в которых протекают реакции с небольшим тепловым эффектом или же перерабатываются разбавленные газы. В последнем случае даже при большом тепловом эффекте реакции температура меняется незначительно соответственно уравнению адиабаты (П1.42) и (111.43). Подогрев газа до температуры зажигания катализатора (нри экзотермических процессах), или более высокой при эндотермических, происходит в выносных теплообменниках, подогревателях, печах. Без теплообменных элементов могут работать и однослойные аппараты с большим тепловым эффектом процесса. В этом случае при эндотермических процессах необходимая температура достигается за счет предварительного нагревания газа и, в некоторых случаях, катализатора в экзотермических процессах газ поступает при температурах ниже температуры зажигания катализатора и его начальная температура определяется из теплового баланса или уравнения адиабаты по заданной оптимальной температуре в слое. [c.110] По типу внутреннего теплообмена различают полочные и трубчатые реакторы. В полочных реакторах теплообменные трубы, рубашки и другие элементы располагаются во взвешенном слое катализатора и теплоноситель протекает внутри теплообменпых элементов. В трубчатых реакторах кипящий слой катализатора находится в вертикальных трубах, которые снаружи омываются тепловым агентом аналогично трубчатому реактору с неподвижным катализатором (рис. 44, б). [c.110] Однослойные реакторы с непрерывным обновлением катализатора [3, 54, 55, 86, 87] (рис. 58, б и рис. 132, 142) используют в процессах крекинга, дегидрирования и в других процессах, в которых катализатор должен выводиться на регенерацию через несколько минут его работы в слое. [c.111] Для проведения сильноэндотермических процессов, соответствующих большому адиабатическому перепаду температур по уравнениям (111.12), (И1.42), (1П.43), возможно применение трубчатых аппаратов. Схема такого реактора дана на рис. 59. [c.111] Вернуться к основной статье