ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Аппараты для ведения реакций в жидкой фазе из "Технологические методы нефтехимического синтеза издание2" Скорость химического процесса (не очень медленного) определяется, при прочих равных условиях, концентрацией реагентов и степенью их смешения. В этом отношении из трех фазовых состояний веществ наиболее благоприятные условия для протекания химических реакций создаются в жидкой фазе (в растворах). В газовой фазе скорость реакции невелика вследствие малой концентрации реагентов, в твердой фазе —вследствие плохого сме шивания, слишком медленной диффузии частиц. В жидкой фазе роль высокой концентрации реагентов не ограничивается количественным влиянием на скорость реакции. Благодаря высокой концентрации происходят также процессы изменения реакционной способности молекул (ионизация, комплексообразование и т. п.), что приводит к резкому повышению скорости некоторых реакций. [c.63] Жидкофазный процесс имеет определенные преимущества и в технологическом отношении. К ним относятся небольшие объемы аппаратуры и высокая интенсивность теплообмена. К сожалению, далеко не всегда имеется воз-моншость выбирать между жидкофазным и газофазным процессом. При отсутствии подходящих гомогенных катализаторов для жидкофазного процесса и недостаточной глубине химических превращений молекул в нем многие реакции более доступны в газовой фазе. [c.63] К жидкофазным процессам обычно относят, кроме гомогенных и гетерогенных (несмешивающиеся жидкости) реакций, где все компоненты процесса жидкие, также многофазные реакции, где одна из фаз —жидкость. К ним принадлежат системы газ — жидкость и жидкость—твердое тело. [c.63] Аппаратура для осуществления гомогенных реакций в жидкой фазе проста по конструкции. Это обычно котлы с мешалками и теплообменивающими поверхностями (рубашки, змеевики). [c.63] Система жидкость —жидкость. Аппараты для реакций между несмешивающимися жидкостями сложнее, чем для гомогенных реакций, так как подобно другим гетерогенным процессам для реакций в системе жидкость —жидкость требуется максимальное развитие поверхности раздела фаз. Развитие поверхности достигается энергичным смешиванием жидкостей. Для этого используют механические и пневматические размешивающие устройства, создающие циркуляцию жидкости внутри аппарата циркуляционные насосы, создающие внешнюю циркуляцию реакционной смеси колонны, в которых жидкости движутся навстречу друг другу, более легкая жидкость подается снизу, тяжелая —сверху. [c.64] В последнем случае жидкость, обладающая большим поверхностным натяжением, движется в другой жидкости в виде капель. Измельчая эти капли, можно получить развитую поверхность раздела фаз. [c.64] Линии I — сырье II — продукты реакции. [c.64] Линии /-—сырье //—рециркулирующая эмульсия /7/ — рециркулирующая серная кислота V — пары V —продукты реакции. [c.65] Линии I — олефины II— рециркулирующая серна.ч кислота /// — парафины IV —пары V — продукты реакции. [c.65] В нижнюю часть реактора, откуда под действием пропеллера вследствие снижения плотности при нагревании за счет тепла реакции поднимается обратно вверх между стенками внутренней перегородки и реактора. Создается турбулентная внутренняя циркуляция. [c.65] При реакторной системе со струйным смесителем (см. рис. 20) смешение достигается также внешней циркуляцией, но в качестве смесительных устройств применяют сопла. Тепло отводится при выкипании некоторого избыточного количества компонентов реакции, пары которых затем сжижаются и возвращаются обратно в процесс. [c.66] При секционированном (каскадном) реакторе, совмещающем также функции охлаждения и отстаивания (интегральный реактор), в первых секциях идет реакция, а в последней —отстаивание (см. рис. 21). Охлаждение, как и в предыдущем случае, происходит вследствие испарения части реагентов. Размешивание в каждой секции ведется мешалками. [c.66] Система газ —жидкость. В системе газ —жидкость увеличение поверхности контакта фаз достигается измельчением жидкости в газе или газа в жидкости. Соответственно различают скрубберный и барботажный процессы. [c.66] При скрубберном процессе измельчение и равномерное распределение жидкости в газовой среде осуществляется в скрубберах различных конструкций. Обычно скрубберы представляют собой цилиндрические колонны, заполненные насадкой различных видов, которая способствует разбиванию стекающей сверху жидкости на множество струек и капель. [c.66] Сама насадка обладает сильно развитой поверхностью, покрывающейся пленкой жидкости, что также способствует созданию большой поверхности соприкосновения с газом. Существуют также механические скрубберы, в которых жидкость разбрызгивается механическими разбрызгивателями и в виде тумана распределяется в газовой фазе. [c.66] НИИ плохо растворимых газов — повышением плотности орошения. [c.67] Другой путь для увеличения поверхности контакта фаз — барботажный процесс, представляющий собой измельчение газа в жидкости. Он ведется в барботажных аппаратах и колоннах (абсорберах). Газ подается в заполненный жидкостью аппарат снизу через барботер, жидкость может поступать либо также снизу —прямотоком, либо- сверху навстречу движению газа — противотоком. Прямоточные колонны выполняются пустотелыми, иротивоточные —обычно тарельчатыми. [c.67] Преимущество тарельчатых колонн в том, что в них сводится к минимуму проскок газа из-за образования крупных пузырей и каналов. Наряду с этим в них можно довольно четко регулировать тепловой режим, устанавливая теплообменники на тарелках. Кроме того, тарелки в таких реакторах необходимы для разделения реакционного объема на секции. [c.67] Барботажные аппараты работают в несколько раз интенсивнее, чем скрубберные. Их тепловой режим легче регулировать они могут работать при любых соотношениях количеств жидкости и газа, тогда как для скрубберов требуется жидкость в количестве, достаточном для полного смачивания насадки. Эти преимущества послужили причиной того, что в качестве реакторов применяют главным образом барботажные аппараты, хотя для них и требуется больше энергии на проталкивание газа через слой жидкости. [c.67] Интенсивность работы барботажного реактора зависит от скорости массообмена, в свою очередь зависящей от поверхности раздела контактируемых фаз, времени контакта и от вихревых движений внутри пузырька газа, проходящего через жидкость. Как показывает опыт, наибольшее влияние на ход массообмена оказывает последний фактор —наличие размешивания внутри пузырька [40]. Это размешивание всегда существует во вновь образующемся пузырьке и сохраняется в нем тем дольше, чем больше пузырек. В мелких пузырьках вихревые движения быстро тормозятся. [c.67] Вернуться к основной статье