ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Аппараты с псевдоожиженным слоем катализатора из "Реакционная аппаратура и машины заводов" Указанных недостатков в значительной степени лишены аппараты с псевдоожиженным слоем катализатора. [c.94] При продувании потока газа через слой мелкодисперсного катализатора, когда напор, теряемый газом при прохождении через слой, станет равным весу слоя катализатора, частицы приподнимаются потоком газа, доля пустот между ними увеличивается и частицы получают возможность свободного хаотического перемещения в пределах слоя. Слой таких движущихся частиц напоминает кипящую жидкость, поэтому он и называется кипящим, или псевдоожиженным, слоем мелкодисперсных частиц. [c.94] Использование аппаратов с псевдоожиженным слоем рассмотрим на примере каталитического крекинга, применяемого для переработки керосиновых и соляровых дистиллятов прямой перегонки нефти. Продуктами крекинга являются бензин, газ, газойле-вые фракции. При крекинге образуется больтное количество кокса—5—8% от веса крекируемого сырья. Кокс откладывается на поверхности катализатора, снижая его активность. [c.94] При осуществлении крекинга в неподвижном слое катализатора крекинг и регенерация осуществляются в одном аппарате. Эти опе-рации чередуются часто. Крекинг, регенерация и вспомогательные операции длятся по 10 мин. Крекинг идете аоглищением, а регене--рация — с выделением тепла. Поэтому в аппарате необходимо устанавливать теплообменные поверхности двух видов — для подвода тепла при крекинге и для отвода тепла при регенерации. По этим причинам установки с неподвижным слоем являются неэкономичными и развитие получили установки с псевдоожиженным или движущимся слоем катализатора. [c.94] Кроме того, можно применять одноаппаратные схемы, когда реакция и регенерация проводятся попеременно в одном и том же аппарате, т. е. аппарат выполняет роль реактора н регенератора. Такие схемы целесообразны, когда не требуется частая регенерация катализатора, например для процессов окисления органических веществ кислородом воздуха. В этом случае наряду с реакцией идет непрерывно частичная регенерация катализатора, так как одним из реагентов является кислород воздуха. [c.95] Схема установки для получения олефинов с расположением ре актора и регенератора на одном уровне изображена на рис. 3.31, Катализатор, циркулирующий между реактором и регенератором, подается в верхние части аппаратов по пневмотранспортным линиям, а выводится из нижних частей аппаратов. Для повышения селективности процесса аппараты разделены по высоте на ряд секций. Катализатор движется сверху вниз, проходя секции, образованные секционирующими тарелками провального типа. Сырье подается в нижнюю часть реактора. Часть сырья используется для транспорта -катализатора из регенератора в реактор. В нижнюю часть регенератора поступает воздух. Часть воздуха используется для транспорта катализатора из реактора в регенератор. В отпар-ные секции подается перегретый водяной пар или дымовые газы, служащие для отдувки из пор катализатора углеводородов или кислорода. [c.95] При отсутствии секционирующих тарелок катализатор вводится вместе с сырьем или воздухом по транспортной линии в нижнюю часть аппарата (рис. 3.33). При такой подаче реагирующий газ вначале выполняет роль транспортирующего агента, а затем проходит слой псевдоожиженного катализатора снизу вверх. Если же катализатор подается на верхнюю тарелку, то транспортирующий его реагент проходит аппарат, минуя слои катализатора, находящиеся на тарелках. В этом заключается недостаток подачи катализатора в верхнюю часть аппарата. [c.96] При соосном расположении реактора и регенератора (рис, 3.35) вместо двух пневмотранспортных линий с криволинейными участками имеется одна прямая пневмотранспортная труба. Криволинейные участки подвергаются более интенсивному эрозионному износу, чем прямолинейные. Кроме того, труба проходит внутри аппаратов, в результате чего отсутствуют потери тепла при транспорте катализатора. Расположение регенератора на большой высоте усложняет его монтаж, обслуживание и ремонт. [c.97] Достоинства аппаратов с псевдоожиженным слоем катализатора малый градиент температур высокий коэффициент теплоотдачи от теплообменных поверхностей малое гидравлическое сопротивление подвижность слоя дает возможность организации непрерывного процесса с постоянной циркуляцией катализатора. [c.97] Однако имеются и существенные недостатки. Не считая не очень высокую избирательность процессов, как главный недостаток следует отметить существенную эрозию, которой подвергаются элементы аппаратов от действия псевдоожиженных твердых частиц при высокой температуре. Наиболее подвержены износу змеевики для охлаждения газов, расположенные перед циклонами, и сами циклоны. Эрозионный износ частиц катализатора также очень велик. Постепенное истирание частиц катализатора вызывает увеличение его потерь, необходимость установки пылеулавливающих устройств и постепенную забивку пылью тепломассообменной аппаратуры, стоящей после контактного аппарата. По этой причине контактно-каталитические процессы в псевдоожиженном слое катализатора удается проводить лишь при использовании катализаторов с достаточной механической прочностью. [c.97] Частицы диаметром 50 мкм плохо ожижаются из-за слипания. [c.98] Для определения среднего диаметра частиц проводят рассев на наборе сит порции катализатора. Сита имеют размер отверстий 40 мкм и выше. После получения нескольких (4—7) фракций с различным среднеарифметическим диаметром каждой фракции и определения веса каждфй фракции сред- ний диаметр смеси частиц легко определяется по уравнению (3544). [c.98] Перепад температур по сечению и высоте псевдоожиженного слоя, если не считать небольшого участка в нижней части, на котором происходит разогрев реагентов до тем- ературы слоя, невелик и состав-ляет 1—3°С. Поэтому в псевдоожиженном слое катализатора процесс идет практически в изотермическом режиме. Высокое значение эффективного коэффициента теплопроводности псевдоожиженного слоя объясняется конвенктив-ным переносом тепла движущимися частицами. [c.98] Таким образом, для крупных и тяжелых частиц число псевдоожижения может достигать 10, а для мелких 70. Уже при раб/ кр = 2 наступает практически полное перемещивание твердых частиц в псевдоожиженном слое. [c.99] Гидравлическое сопротивление псевдоожиженного слоя с возрастанием скорости газа не увеличивается, как в неподвижном слое, а остается величиной постоянной (рис. 3.36) и равной в0 всем интервале рабочих скоростей весу слоя твердых частиц, деленному на площадь поперечного сечения аппарата. С ростом скорости газа происходит лишь увеличение порозности слоя. [c.99] Тепловые процессы в псевдоожиженном слое могут быть подразделены на внешний теплообмен, т. е. теплоотдачу от, теплообменных поверхностей к псевдоожиженному слою, и внутренний теплообмен, т. е. теплоотдачу от газа к твердым частицам. [c.99] ОА—в режиме фильтрования (неподвижный слой) АВ —в режиме псевдоожижения. [c.100] На практике не возникает необходимости точного расчета внутреннего теплообмена, так как он имеет место лишь в нижней части слоя, составляющей 1 см (рис. 3.38). Теплоемкость газообразных реагентов невелика, и это способствует быстрому достижению теплового равновесия. [c.101] На конверсию реагентов в псевдоожиженном слое катализатора влияет перемешивание газообразных и твердых частиц. Однако если последние интенсивно перемешиваются в слое за счет гравитационных сил, то компоненты газовой фазы перемешиваться таким образом не могут. Здесь играет роль неравномерность поля скоростей газа по сечению слоя и во времени (см. рис. 3.39), в результате чего кажущаяся степень перемешивания оказывается достаточно высокой. При расчете аппаратов с псевдоожиженным слоем режим можно принимать близким к идеальному смешению. [c.101] Вернуться к основной статье