ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Процессы превращения одной фазы. Химическая переработка топлив из "Основы техники псевдоожижения" По характеру протекающих химических процессов (каталитических и некаталитических) аппараты можно разделить [313] на адиабатические, изотермические и политропические. [c.405] Простейшие адиабатические аппараты, используемые для осуществления процессов без внешнего теплообмена, когда изменение температуры в рабочей зоне не вызывает существенного изменения скорости основной реакции и усиления побочных превращений, представляют собой пустотелые колонны (не считая встроенных циклонов, решеток и других деталей) сравнительно большого диаметра. Подобные адиабатические аппараты, соединенные последовательно, могут быть использованы как звенья политропической системы для достижения значительной глубины превращения. В этом случае между аппаратами располагают теплообменные поверхности, через которые подводят или отводят тепло для обеспечения заданного температурного режима в последующем аппарате. [c.405] Для изотермических и политропических аппаратов характерны различные сочетания теплообменных элементов и распределительных устройств. [c.405] Политропические реакторы состоят из нескольких последовательно установленных адиабатических секций (колонн, не отличающихся по конструкции от адиабатических) с промежуточными теплообменниками (поверхностными или смесительными) или с теплообменниками в каждой изотермической рабочей зоне. [c.405] Изотермические аппараты характеризуются главным образом непрерывным теплообменом в рабочей зоне, осуществляемым либо посредством встроенных или выносных поверхностей теплообмена, через которые циркулирует только твердая фаза, либо за счет теплообмена с циркулирующей (сверху вниз) через слой крупной шаровой насадкой . [c.405] Переходя к описанию способов пспользования метода псевдоожижения, заметим, что изложенный ниже материал не претендует на исчерпывающее описание многочисленных процессов, осуществляемых в псевдоожиженном слое. Мы остановимся лишь на ряде конкретных примеров, типичных для той или иной группы процессов, на методах их проведения, аппаратурном оформлении, достоинствах и недостатках, обусловленных технологическими и конструктивными особенностями этих процессов. [c.405] Химические процессы в псевдоожиженном слое могут протекать с превращением одной или обеих фаз. Типичными и важнейшими представителями первых являются процессы каталитического крекинга, вторых — процессы обжига сульфидных руд. [c.405] Процессы превращения одной фазы. [c.406] Каталитический крекинг — высокотемпературный (450—550° С) эндотермический процесс переработки сырья (лигроин, газойль и т. д.), получаемого при перегонке нефти. Проведение процесса в псевдоожиженном парами крекируемого сырья слое алюмо-силикатного катализатора с размером частиц 100 мк в значительной степени вытеснило процессы Гудри и термофор . Уже к 1959 г. в США на долю каталитического крекинга в псевдоожиженном слое приходилось свыще 75% общей мощности установок каталитического крекинга, причем почти на всех новых заводах были построены установки этого типа. [c.406] Существенными преимуществами нового процесса являются простота его осуществления и возможность непрерывной регенерации катализатора, что облегчает отвод значительных количеств тепла, выделяющегося при выжигании кокса, позволяет рационально использовать это тепло на нагрев и крекинг сырья и на получение водяного пара [157]. [c.406] Особенностью процесса каталитического крекинга является сравнительно быстрое отравление катализатора вследствие отложения на его поверхности кокса. Активность алюмосиликатного катализатора на установках Гудри с неподвижным слоем падает в течение 10 мин при полном цикле работы реактора 30 мин, из которых 7з времени затрачивают на регенерацию путем выжига кокса и еще 10 мин на все вспомогательные операции — в основном на эвакуацию продуктов крекинга и дымовых газов после регенерации катализатора [381]. [c.406] Попеременное протекание химической реакции и регенерации катализатора (сменно-циклический процесс) может быть осуществлено либо в одном и том же периодически переключаемом аппарате (типа Гудри ), либо непрерывно в двух различных аппаратах—реакторе и регенераторе. В последнем случае катализатор непрерывно перемещается из реактора, в котором протекает основной процесс, в регенератор, где выжигается отложившийся кокс. В процессе регенерации температура катализатора повышается, и он аккумулирует часть выделившегося тепла это тепло в дальнейшем полностью или частично используется на эндотермическую реакцию крекинга, в результате которой температура катализатора понижается. [c.406] Исследования, предпринятые в этой области начиная с 1942 г., привели к ряду существенных изменений, направленных прежде всего на упрощение конструкции, снижение капи-таловлол ений и стоимости обслуживания установок. Было выяснено, что наиболее рациональными являются установки с псевдоожиженным слоем, имеющие нижний вывод катализатора из реактора и регенератора [308]. [c.407] Циркуляция катализатора в системе реактор — регенератор может быть осуществлена в широком диапазоне скоростей в современных аппаратах каталитического крекинга циркулирует до 1 т сек и более катализатора. Использование циркулирующего катализатора в качестве теплоносителя уменьшило, а на некоторых установках вовсе исключило потребность в предварительном нагреве сырья и охлаждении катализатора. [c.407] Такая реализация процессов с учетом отмеченных преимуществ позволила создать конструктивно простые контактные аппараты (по существу, полые сосуды с внутренней футеровкой) диаметром до 18 м, работающие с тепловой нагрузкой 80—100 млн./скал/ч при производительности до 700 г/ч сырья. Разность температур в различных точках слоя как в реакторах, так и в регенераторах обычно не превышает 3°С [51], что обусловлено интенсивным перемешиванием катализатора. Высота современных установок каталитического крекинга достигает 30 м (у первых установок — до 50 м). [c.407] Средний пробег установки 6—8 мес., а период между капитальными ремонтами достигает 2 лет. [c.408] Существенными преимуществами крекинга в псевдоожиженном слое является также отсутствие механических транспортеров для перемещения катализатора (транспорт последнего осуществляется потоками газов и паров) и возможность использования и1ирокого ассортимента сырья от легких газойлей до легких мазутов [297]. Эндотермический процесс крекинга и экзотермический процесс регенерации катализатора ведут в адиабатических системах (реактор— регенератор) следующих основных типов [51, 313, 381]. [c.408] По этой схеме давление в регенераторе (0,15—0,3 ат) ниже, чем в реакторе (0,5—1,0 ат), и определяется гидравлическим сопротивлением циклонов и всех последующих аппаратов и коммуникаций. Регенератор размещается на значительной высоте над реактором с таким расчетом, чтобы вес катализатора в вертикальной трубе (опускном стояке) обеспечивал необходимый избыток статического давления. Транспорт отработанного катализатора в регенератор осуществляется в разбавленной фазе (концентрация порядка 25—35 кг1м ) скорость потока воздуха в подъемном трубопроводе (стояке) 7—10 м сек. Для предотвращения эрозии при повышенных температурах трубопроводы футеруют огнеупорным материалом. Количество циркулирующего в системе катализатора регулируют задвижками—шиберами, установленными в нижней части опускных стояков. Для обеспечения требуемой точности регулирования перепад давления в задвижках должен быть 0,3—0,5 ат. [c.408] По такой схеме регенератор работает под тем же давлением, что и реактор, но требуется больший расход энергии на сжатие воздуха для регенерации. [c.408] Рассматриваемые установки достаточно стабильны в эксплуатации благодаря, главным образом, применяемой системе циркуляции катализатора [317]. При , случайных колебаниях давления Р У в системе, когда частицы катализатора в транспортных линиях стремятся изменить ианравление движения иа обратное, слой в этих линиях становится более плотным и образует затвор, который сохраняется до тех пор, пока давление в системе опять не уравновесится. Тогда циркуляция катализатора возобновляется вновь. [c.409] Вернуться к основной статье