ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Аппараты для ведения реакций в жидкой из "Технологические методы нефтехимического синтеза" Скорость химического процесса (для не очень медленных реакций) определяется, нри прочих равных условиях, конпентрацией реагентов и эффективностью их смешивания. В этом отношении из трех фазовых состояний веществ газообразного, жидкого и твердого наиболее благоприятные условия для протекания химических реакций создаются в жидкой фазе (в, растворах). В газовой фазе скорость реакции невелика, вследствие малой концентрации реагентов, в твердой фазе — вследствие плохого смешивания, слишком медленной диффузии частиц. Надо добавить, что в жидкой фазе роль высокой концентрации реагентов не ограничивается количественным влиянием на скорость реакции. Благодаря высокой концентрации происходят также процессы изменения реакционной способности молекул (ионизация, комнлексообразование и т. п.), что приводит к резкому повышению скорости некоторых реакций. [c.57] Жидкофазный процесс имеет определенные преимущества и в технологическом отношении. К ним относятся небольшие объемы аппаратуры и высокая интенсивность теплообмена. [c.57] К сожалению, далеко не всегда имеется возможность выбирать между жидкофазным и газофазным процессом. [c.57] Ёспедствие отсутствия подходящих гомогенных каталй-заторов для жидкофазного процесса и недостаточной глубины химических превращений молекул в нем, многие реакции являются более доступными в газовой фазе. [c.58] К жидкофазным процессам обычно относят, кроме гомогенных и гетерогенных (несмешивающиеся жидкости) реакций, где все компоненты процесса жидкие, также многофазные реакции, где одна из фаз — жидкость. К ним принадлежат системы газ — жидкость и жидкость — твердое тело. [c.58] Гомогенные реакции. Аппаратура для осуществления гомогенных реакций в жидкой фазе проста по конструкции. Это обычно котлы с мешалками и теплообменивающими поверхностями (рубашки, змеевики). [c.58] Система жидкость — жидкость. Аппараты для реакций между несмешивающимися жидкостями сложнее, чем для гомогенных реакций, так как подобно другим гетерогенным процессам для реакций в системе жидкость — жидкость требуется максимальное развитие поверхности соприкосновения фаз. Развитие поверхности достигается энергичным смешиванием жидкостей. Для этого используются механические и пневматические размешивающие устройства, создающие циркуляцию жидкости внутри аппарата циркуляционные насосы, создающие внешнюю циркуляцию реакционной смеси колонны, в которых жидкости движутся навстречу друг другу, более легкая жидкость подается снизу, тяжелая — сверху. [c.58] В последнем случае жидкость, обладающая большим поверхностным натяжением, движется в другой жидкости в виде капель. Измельчая эти капли, можно получить развитую поверхность фазового контакта. [c.58] Типичным примером взаимодействия несмешивающихся жидкостей является реакция алкилирования парафиновых углеводородов жидкими олефинами в присутствии серной кислоты, как катализатора. Схемы оформления реакторных узлов для этой реакции показаны на рис. 17—20 [11]. [c.58] При реакторной системе с диафрагменным сме-дпением (рис. 18) смешение происходит вследствие быстрого прохождения смеси через реактор, имеющий большое количество перфорированных перегородок — диафрагм. Для того чтобы обеспечить необходимое время реакции, смесь многократно проходит через реактор (суммарная рециркуляция). Охлаждение осуществляется в выносном холодильнике. [c.59] При секционированном (каскадном) реакторе, совмещающем также функции охлаждения и отстаивания (интегральный реактор), в первых секциях идет реакция, а в последней — отстаи-,, ванне (рис. 20). Охлажде- ние, как и в предыдущем случае, происходит вследствие испарения части реагентов. Размешивание в каждой секции ведется мешалками. [c.60] Система газ — жидкость. В системе газ — жидкость увеличение поверхности контакта фаз достигается измельчением жидкости в газе или газа в жидкости. Соответственно различают скрубберный процесс и барботажный процесс. [c.61] При скрубберном процессе измельчение и равномерное распределение жидкости в газовой среде осуществляется в скрубберах различных конструкций. Обычно скрубберы представляют собой цилиндрические колонны, заполненные различными видами насадки, которая способствует разбиванию стекающей сверху жидкости на множество струек и капель. Сама насадка обладает сильно развитой поверхностью, покрывающейся пленкой жидкости, что также способствует созданию большой поверхности соприкосновения с газом. Существуют также механические скрубберы, в которых жидкость разбрызгивается механическими разбрызгивателями и в виде тумана распределяется в газовой фазе. [c.61] Интенсивность работы скрубберов зависит от характера насадки, линейной скорости движения газа и плотности орошения насадки жидкостью При поглощении хорошо растворимых газов интенсификация процесса более успешно достигается повышением скорости газа. При поглощении плохо растворимых газов — повышением плотности орошения. [c.61] Другой путь для увеличения поверхности контакта фаз — барботажный процесс, представляющий собой измельчение газа в жидкости. Он ведется в барботажных аппаратах и колоннах (абсорберах). Газ подается в заполненный жидкостью аппарат снизу через барботер, Лкидкость может поступать либо также снизу — прямотоком, либо сверху навстречу движению газа — противотоком. Прямоточные колонны выполняются пустотелыми, Иротивоточные — обычно тарельчатыми. [c.61] Барботажные аппараты имеют преимущества перед скрубберными. У них в несколько раз большая интенсивность работы (на единицу объема колонны), легче регулируется тепловой режим они могут работать при любых отношениях количеств жидкости и газа, тогда как длй скрубберов требуется жидкость в количестве, достаточном для полного смачивания насадки при меньшем количе- стве они работать не могут. Эти преимущества послужилй причиной того, что в качестве реакторов применяются главным образом барботажные аппараты, хотя для них и требуется повышенная затрата энергии на проталкивание газа через слой жидкости. [c.62] Интенсивность работы барботажного реактора зависит от скорости массообмена, в свою очередь зависящую от поверхности раздела контактируемых фаз, времени контакта и от вихревых движений внутри пузырька газа, проходящего через жидкость. Как показывает опыт, наибольшее влияние на ход массообмена оказывает последний фактор — наличие размешивания внутри пузырька [261. Это размешивание всегда существует во вновь образую- щемся пузырьке и оно сохраняется в нем тем дольше, чем больше пузырек. В мелких пузырьках вихревые движения быстро тормозятся. [c.62] Увеличение поверхности контакта, т. е. измельчение пузырьков газа в жидкости, и увеличение времени конт такта, т. е. повышение барботажного слоя, способствуют интенсификации взаимодействия жидкости с газом лишь до определенного предела, после которого эти факторы начинают уже тормозить процесс. В первом случае тор- можение вызвано все возрастающим торможением вихревых движений в пузырьке по мере уменьшения размера пузырька. Во втором случае — затуханием вихревых движений задолго до окончания времени контакта, в результате чего часть барботажного слоя пузырек проходит, почти не взаимодействуя с жидкостью. [c.62] По мере повышения скорости пропускания газа на юверхности барботажного слоя образуется все большее голичество пены. Со временем наступает момент, когда Скорость пропускания газа становится выше скорости свободного всплывания пузырьков. С этого момента барботажный слой исчезает, а вся жидкость переходит в пену — аппарат работает на пенном режиме . [c.63] Вернуться к основной статье