ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Непрерывные проточные системы из "Каталитические, фотохимические и электролитические реакции" ДЛЯ реакции служат 15 г безводного хлористого алюминия, заранее загружаемого в реактор, а хлористый водород подают непрерывно со скоростью 1 — 4 г/час. В реакторе поддерживают температуру—35°. Жидкий продукт содержит 52—65% октанов. [c.23] Проточные системы для реакций при высоких температурах. Использование проточных систем, в которых температура твердого катализатора поддерживается высокой, служит основным методом осуществления каталитических реакций. Поэтому разработке различных вариантов такого рода систем уделялось большое внимание. Основными факторами при осуществлении непрерывных процессов являются а) введение газов, б) очистка газов, в) измерение расхода газов, г) введение жидкостей, д) введение твердых веществ, е) печи, ж) каталитические реакторы и з) сбор продуктов реакции. [c.23] Введение газов. Обычно необходимые газы можно приобрести в баллонах, в которых они находятся под высоким давлением. Для использования газа в лаборатории требуется лишь понизить его давление. Для этой цели могут служить игольчатые вентили. При использовании игольчатого вентиля скорость вытекания газа из баллона падает по мере уменьшения давления в баллоне. Одноступенчатый редукционный вентиль поддерживает выходное давление для более точной регулировки потока можно рекомендовать двуступенчатый редуктор в сочетании с игольчатым вентилем. [c.23] При эксплуатации газовых баллонов должны соблюдаться необходимые меры предосторожности. Редукционный вентиль, используемый для кислорода, ни в коем случае не следует применять для других целей во избежание опасности образования взрывчатых перекисей. По той же причине манометры и регуляторы нельзя смазывать маслом. Баллон не следует передвигать без навинченного на вентиль защитного колпака, так как поломка вентиля может привести к быстрому выходу газа. Во время работы баллон должен быть надежно укреплен на месте. Необходимо тщательно соблюдать общие меры предосторожности, принимаемые при работах под высоким давлением. [c.23] Очистка газов. Для большинства целей такие сжатые газы, как водород, кислород, азот и двуокись углерода, можно считать в достаточной мере свободными от вредных примесей и поэтому не требующими дополнительной очистки. Однако в целях предосторожности эти газы следует осушать. В зависимости от свойств газа подбирают подходящий осушитель—сульфат кальция, хлористый кальций, окись бария, активированный силикагель, активированную окись алюминия, пятиокись фосфора или специальные продажные препараты, такие, как дриерит , дегидрит и др. Более подробные сведения по этому вопросу см. в главе Выпаривание и осушка в книге [30]. [c.23] Примеси кислорода в азоте, который часто употребляется для продувания системы с целью удаления горючих газов, могут вызвать местные перегревы катализатора. Если газовый анализ показывает, что содержание кислорода в азоте превышает 0,2%, то лучше всего кислород удалить пропусканием газа через щелочной раствор пирогаллола или над восстановленной медью при 400°. Методы очистки газов довольно подробно описаны Фаркашем и Мель-виллом (см. стр. 149—174 в книге [40]). [c.23] Измерение расхода газов. Выбор способа измерения расхода газов, подаваемых в контактную зону, зависит от требуемой точности измерения. Для подачи газа с малой скоростью, когда необходима лишь качественная оценка скорости газового потока, вполне достаточен простой барботер. При этом удобна конструкция, показанная на рис. 9, представляющая простое сочетание предохранительной ловушки с барботером. Для более точного измерения газового потока применяют реометры с постоянной площадью проходного сечения. [c.23] Введение жидкостей. При проведении каталитических реакций, для которых в зону реакции необходимо непрерывно вводить жидкие продукты, скорость подачи жидкости должна быть постоянной. Для некоторых процессов допустимы некоторые колебания скорости подачи реагентов, однако в общем случае для достижения оптимальных выходов с минимумом побочных и нежелательных реакций она должна быть постоянной. Описанные ниже методы подачи жидкостей в систему не ис черпывают всех возможностей, но дают представление о тех методах, которые уже получили наибольшее распространение при проведении каталитических реакций в лабораторных условиях. [c.24] Другой способ введения жидкости при осуществлении каталитических реакций основан на применении модифицированного медицинского шприца [43]. В конструкции, изображенной на рис. 13, поршень шприца приводится в движение при помощи двигателя с регулируемым числом оборотов. Шприц снабжен стандартным конусообразным шлифом, обеспечивающим быстрое его заполнение и взвешивание. Выдавливаемая из шприца жидкость поступает в испаритель и, соприкасаясь с его горячими стенками, превращается в пар. Регулировка скорости подачи жидкости достигается 1) изменением скорости вращения мотора и 2) применением шприцев различного диаметра. Применяя шприцы емкостью 10, 30 и 50 мл, можно менять скорость подачи от 1 до 20 мл час. Дозировочное устройство со шприцем, изображенное на рис. 13, было использовано при изучении гидрирования содержащих серу органических соединений на катализаторе пятиокись ванадия—окись алюминия. [c.27] В установке, изображенной на рис. 14, в качестве газа-носителя паров бензола при осуществлении реакции гидрирования бензола используют водород. Водород очищают пропусканием над медной сеткой при 550° и осушают безводным хлористым кальцием, аскаритом и ангидроном. Смесь водорода с парами бензола образуется при пропускании очищенного водорода через бензол, находящийся в спиральной промывалке. Отношение водорода к бензолу в смеси определяется температурой жидкого бензола. [c.28] Гидрирование осуществляют в присутствии катализатора. Жидкий ката-лизат собирают в сборниках, охлаждаемых смесью сухого льда с трихлор-этилепом. Катализатор, приготовленный восстановлением окиси меди (содержащей 0,1% никеля) водородом в течение 20 час. при 225°, дает при времени контакта 90 сек. и температуре 225° выход циклогексана, равный 47%. [c.28] Введение твердых веществ в зону реакции. В ряде случаев возникает необходимость дозированного введения в каталитическую систему твердых реагентов. Если давление пара твердого вещества достаточно велико, то для его дозировки можно использовать метод, аналогичный описанному выше, т. е. пропускать газ-носитель через расплавленный слой твер дого вещества. [c.28] В тех случаях, когда температура плавления твердых веществ не превышает 200°, для их дозировки можно применять различные типы капиллярных дозировоч -ных устройств, специально приспособленных для этих целей (рис. 15). Тепло, необходимое для плавления твердого вещества, сообщается ему парами жидкости, находящимися в кожухе 1. Нагрев и испарение жидкости осуществляют в боковом колене 2. Для поддержания в системе постоянной температуры подбирают жидкость с подходящей температурой кипения, а к патрубку 3 присоединяют холодильник. Положение проволоки 4 в капилляре 5 при заданной температуре определяет скорость подачи расплавленного вещества в систему. Для облегчения подачи расплавленного вещества в зону реакции через трубку 6 подают с небольшой скоростью реакционный или инертный газ. [c.28] Прибор для подачи с постоянной скоростью веществ с низкой температурой плавления. [c.28] При осуществлении высокотемпературных каталитических реакций необходимо обеспечить постоянство температуры в зоне реакции. Для этой цели могут служить металлические блочные печи (см. стр. 617—623 в книге [45]). Печь такого типа, изображенная на рис. 16, состоит из блока, изготовленного из алюминиевой бронзы (90% Си и 10% А1), она соответствующим образом изолирована и снабжена электрическим нагревателем. Использование блока из алюминиевой бронзы при непрерывной работе позволяет поддерживать температур печи до 700°, а при периодическом использовании до 800°. При высоте печи 16 см вдоль всей длины каталитической трубки, за исключением верхнего и нижнего участков, обеспечивается зона постоянной температуры. Диаметр каталитической трубки должен быть лишь немного меньше диаметра отверстия в блоке. Кольцевое пространство между трубкой и печью должно быть надежно уплотнено асбестовым шнуром с тем, чтобы избежать потерь тепла за счет естественной тяги, нарушающей распределение температуры по высоте. [c.28] Печи этого типа обычно снабжаются специальными терморегуляторами, которые описаны в разделе, посвященном регулированию температуры. В случае необходимости такие печи могут быть установлены не только в вертикальном. [c.28] Электрические пени сопротивления. Основным элементом электрических печей сопротивления, применяемых в процессах, требующих поддержания катализатора при повышенной температуре, является спираль из нихромовой проволоки, намотанная на алундовый сердечник со спиральной нарезкой. [c.29] Рязмеры в миллиметрах. / — блок из алюминиевой бронзы 2 —термопара 3 — кожух 4 — опорная плита. [c.29] Изготовление таких печей не составляет никаких трудностей (см. раздел по конструированию нагревателей сопротивления в главе Нагревание и охлаждение в книге [30]). Печи этой конструкции можно применять для непрерывной работы при температурах до 870° и для периодической работы при температурах до 1000°. Они недороги и служат вполне удовлетворительно. [c.29] Вернуться к основной статье