ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Футеровка и изоляция реакторов из "Реакционная аппаратура и машины заводов основного органического синтеза и синтетического каучука Издание 2" Большинство химических процессов проводится при температурах, отличных от нормальной, поэтому для создания в объеме реактора температуры, необходимой для проведения процесса, требуется обогрев или охлаждение с помощью соответствующих теплоносителей или хладагентов. Химическая реакция сопровождается выделением или поглощением теплоты, и, таким образом, при обогреве реакторов должен учитываться тепловой эффект химической реакции. [c.227] Возможны следующие методы организации теплообмена в реакционных аппаратах. [c.227] Внешний теплообмен — передача теплоты через теплопередающую поверхность. Этот метод осуществляется с помощью теплоносителей или хладагентов. При выборе теплоносителя определяющим фактором служит необходимая температура процесса. Для осуществления процессов при температуре 60—100 °С могут быть выбраны теплоносители, применение которых для процессов, идущих при температуре 300—400 °С, окажется невозможным. Поэтому основной характеристикой теплоносителя является рабочий интервал температур применения. [c.228] Требования к теплоносителям низкое давление насыщенных паров в широком интервале температур большая теплоемкость и большая теплота парообразования или конденсации термостойкость, т. е. способность не окисляться и не разлагаться при высоких температурах минимальная пожаро- и взрывоопасность минимальная токсичность большая продолжительность работы без регенерации (1—2 года) низкая стоимость малое агрессивное воздействие на конструкционные материалы. [c.228] Ни один из существующих теплоносителей не удовлетворяет одновременно всем перечисленным требованиям. Например, вода из всех жидкостей имеет наибольшую теплоту парообразования, нетоксична, термостойка, дешева, но уже при небольших температурах имеет большое давление насыщенных паров, поэтому применение ее в качестве теплоносителя при температурах более 200—300 °С, а соответственно и насыщенного водяного пара, требует поддержания высоких давлений в системе циркуляции теплоносителя. [c.228] Применение находят следующие группы теплоносителей электрический ток насыщенный водяной пар дымовые газы легкоплавкие соли легкоплавкие металлы высокотемпературные органические теплоносители. [c.228] Электрообогрев может осуществляться следующими способами. [c.228] Электроподогреватели применяются не только в качестве технологических, т. е. работающих во время ведения технологического процесса, но и в качестве пусковых, т. е. для разогрева реактора в период пуска при проведении реакций, идущих с выделением теплоты. [c.229] Для индукционного нагрева газов применяются проточные индукционные нагреватели (рис. 11.3), основными элементами которых являются перфорированный греющий цилиндр, обмотка и внешний магнитопровод. Нагреваемый продукт поступает в полость между цилиндром и обмоткой, создавая тепловую завесу между ними. При обтекании цилиндра и при прохождении через щели или отверстия цилиндра газ нагревается до 250—450 °С. [c.230] Катушки индуктора потребляют около 5% подводимой энергии и имеют температуру 100—150 °С. При удельной мощности индуктора 600—700 кВт/м используется водяная система охлаждения катушек, при 100—120 кВт/м — система воздушного охлаждения, при 40— 50 кВт/м охлаждения не требуется. [c.230] Достоинство индукционного обогрева состоит в высокой точности поддержания температуры без местных перегревов продукта. [c.230] Помимо отмеченных способов электрообогрева возможен также нагрев токами высокой частоты и инфракрасными лучами, но для реакционных аппаратов эти способы нагрева не находят применения. Электрообогрев дорог, но позволяет легко регулировать температуру реакционной массы. Его применение целесообразно для малогабаритных аппаратов (объемом до 0,63 м ), так как электронагреватели практически не требуют больших эксплуатационных расходов, которые неизбежны при использовании любого теплоносителя. [c.230] Если принять допустимое давление водяного пара 1,6 МПа, то максимально возможная температура его как теплоносителя будет составлять всего лишь 200 °С. Таким образом, водяной пар как теплоноситель может применяться лишь для ц грева до невысоких температур. [c.231] Дымовые газы, в отличие от насыщенного водяного пара, позволяют осуществить нагрев до очень высоких температур (1000 °С). Они широко распространены для обогрева разнообразной реакционной аппаратуры. Недостатком дымовых газов является низкое значение коэффициента теплоотдачи [15—50 Вт/(м КН, неравномерность обогрева, трудность регулирования нагрева, высокое содержание кислорода, приводящее при высоких температурах к окислению материала аппаратуры, высокая температура отходящих газов (около 500 °С), что не позволяет полностью использовать теплоту сгорания топлива. [c.231] Регулирование температуры при обогреве дымовыми газами возможно путем смешения свежих дымовых газов, имеющих высокую температуру (1000—1800 °С), с отработанными дымовыми газами, имеющими более низкую температуру (500—600 С) и низкое содержание кислорода (приблизительно 1%). Хотя для рециркуляции газа необходимо использовать дымосос, однако, по сравнению с разбавлением свежих дымовых газов воздухом, разбавление отработанными газами позволяет снизить содержание кислорода в дымовых газах, подаваемых на обогрев, и уменьшить окисление стенок аппаратуры. [c.231] Легкоплавкие металлы имеют наибольшие значения коэффициента теплоотдачи и высокие температуры кипения. Пуск и работа установок с жидкими металлами сложны, а сами установки дороги, поэтому легкоплавкие металлы промышленного применения для обогрева химической аппаратуры не находят. [c.232] Жидкие металлы обладают высокой термической стойкостью и теплопроводностью, низким давлением паров. К их недостаткам относятся высокая агрессивность по отношению к конструкционным материалам, токсичность паров (особенно ртути, свинца, висмута, сурьмы), интенсивное окисление на воздухе. [c.232] Вернуться к основной статье