ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Реакторы для проведения эндотермических процессов из "Реакторы в химической промышленности" Реактор с программированным тепловым режимом. При производстве этилена и пропилена из пропана пли бензина используется трубчатый реактор с полным вытеснением и программированным тепловым режимом (рис. П-32). Собственно реактор представляет собой змеевик довольно большой длины, помещенный внутри печи с двумя зонами 1) конвекционной, которая обеспечивает нагревание, п 2) радиационной (с двумя экранами). В современных конструкциях два реакционных змеевика соединяют параллельно и помещают в печь, где каждый пз них имеет двойной радиационный экран. [c.106] Распределение удельной тепловой нагрузки д по окружности такого реактора показано на рис. П-ЗЗ. [c.106] Используемые печи, получившие условное название градиентных печей , имеют горелки с коротким пламенем, работающие с небольшим избытком воздуха (до 5%). Тепловая нагрузка одной печи может доходить до 9 10 ккал/ч. Для изготовления реакционного змеевика используют трубы диаметром 124,3 мм из стали с повышенной механической прочностью при рабочей температуре 760— 820° С. Массовая скорость реагентов в таком реакторе достигает 175 кг1(м сек), время контакта 1 сек. При таких скоростях вдоль стенок труб образуется небольшой пограничный слой, в котором вследствие большого времени пребывания происходят вторичные реакции с образованием углерода. Углерод оседает на стенках реактора, уменьшая коэффициент теплопередачи и увеличивая потери давления в реакторе. [c.106] Адиабатические реакторы с циркуляцией теплового агента в смеси с реагентом. В этих реакторах в качестве теплового агента может быть использован газ или твердое тело. Поэтому такие реакционные аппараты имеют различную конструкцию. [c.107] Реагент (углеводород) подогревают до 600—690° С, а пар до 930—950° С отдельно один от другого в трубчатой печи, после чего вводят в реактор под давлением 2,4 ат. Реактором является хорошо изолированная труба довольно большой длины с объемом, обеспечивающим время контакта 1 сек. Соотношение между паром и углеводородом достаточно велико (—8 1), так что при сравнительно больших степенях превращения снижение температуры вследствие протекания эндотермической реакции будет относительно небольшим. [c.107] Тепловой агент может быть горячим газом, образующимся в соседнем пространстве, непосредственно соединенном с реактором (рис. П-36). Газы с большим содержанием водорода поступают в верхнюю часть камеры сгорания и образуют с кислородом первичный нар. Для регулирования температурного режима в камеру сгорания вводится дополнительное количество пара. Эти пары являются тепловым агентом, который циркулирует вместе с реагентом. [c.107] К этой группе реакционных аппаратов относится также реактор, изображенный на рис. П-37. Горючие газы с большой скоростью проходят через зону смешения, в которую вводится углеводород (пропан пли бензин) с небольшим количеством пара, и попадают в реакционную зону, где образуется ацетилен и этилен. [c.108] На рис. П-38 изображен реактор со взвешенным слоем специально гранулированного кварцевого песка. Реагент нагревается, смешивается с паром и поступает в нижнюю часть реактора. В верхнюю часть реактора вводится кварцевый песок, нагретый до 760—900° С. Песок, который поступает на циркуляцию, нагревают сжиганием жидкого топлива в трубопроводе пневматического транспорта. Температура в реакторе 730—780° С, рабочее давление (избыточное) 0,3—0,4 ат, время контакта 0,4—0,6 сек. [c.108] Другие реакторы используют падающий слой твердого теплового агента (порошкообразного или шаровидного) в перекрестном или параллельном потоке с реагентом. [c.109] Регенеративный реактор для термического крекинга метана. Такой реактор действует адиабатически в одном цикле из четырех фаз. Реактор заполнен керамической массой, которая попеременно нагревается и охлаждается метаном, который эндотермически крекируется в ацетилен. Между этими основными фазами находятся фазы удаления и очистки, таким образом, полный цикл будет следующим нагревание — удаление горючих газов — реакция — удаление реакционных газов. [c.109] В период нагревания метан вводят в горелки, расположенные по радиусу в верхней части аппарата, а воздух нагревается от стенок и затем попадает в пространство для горения. [c.110] Горючие газы удаляются через дымоход (в нижней части реактора) с помощью газодувки. Наиболее высокая температура достигается в верхней части реактора и постепенно уменьшается к его основанию. В обеих фазах реакции метан проходит в направлении, обратном газам горения (противоток). Подача метана происходит через кольцевой распределительный трубопровод. Непосредственно при выходе из реактора продукт охлаждается водой. [c.110] Каждый период (фаза) продолжается несколько минут. Во время реакции имеется вакуум, а нагревание происходит под давлением. [c.110] В целях уменьшения вакуума добавляют пар, инертный или рециркулирующий газ. [c.110] Температура в реакторе изменяется от 800 С в нижней части до 1500° С в верхней части. В нижней части происходит нагревание, а в верхней — реакция. Общее время контакта 0,01—0,02 сек. [c.110] Процесс можно проводить непрерывно, если работать с 4 реакторами (каждому периоду цикла соответствует один реактор). [c.111] Средний расход энергии на 1 получаемого в этом процессе ацетилена составляет 8 квт-ч (40% из этого количества энергии потребляет вакуум-насос). [c.111] Реактор для получения ацетилена из углеводородов. Нри этом способе дуга питается постоянным током с максимальным напряжением 8500 в. [c.111] Реактор с переменным током. Экспериментальный реактор этого типа изображен на рис. И-42. Электродами, которые дают напряжение питания, являются, с одной стороны, верхний электрод, вмонтированный в крышку реактора и изолированный фарфоровым изолятором, а с другой стороны, вся масса реактора. После поляризации при используемых напряжениях эти электроды попеременно становятся анодом или катодом. [c.112] Электрическая дуга воспламеняется в результате интенсивности электрических полей и наружной ионизации, образуясь в первый момент в точках минимального расстояния между электродами. Однако воспламенение дуги начинается со стороны потока газов внутрь электродов, принимая одновременно вращательное движение вследствие круглой формы реактора и поступления газов в реактор по касательной. На концах электродов, где заряженные частицы утрачивают скорость, они скапливаются и дуга фиксируется на стенке. Теплообмен между дугой и газом происходит около электродов, где газы имеют большую скорость движения. Реакционные газы, пары воды и образовавшаяся сажа удаляются в установки для отделения механических примесей от сажи, концентрирования и очистки ацетилена. [c.112] Вернуться к основной статье