ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Шахтные и подовые печи из "Химическая кинетика и расчеты промышленных реакторов Издание 2" Типы промшпленных реакторов весьма разнообразны. Это вполне естественно, если учесть длительное развитие этой области техники и сложность химических процессов. Иногда выбор типа аппаратуры определялся удобством его применения в данных конкретных условиях и закреплялся традицией. Здесь имели иногда значение личные вкусы изобретателей, не сдерживаемые достаточно большими познаниями в соответствуюш,ей области технологии. Кроме того, до разработки жаропрочных и коррозионностойких сплавов выбор конструкции и условий проведения процесса ограничивался свойствами конструкционных материалов. Это иногда случается и в настояш,ее время. Интересными примерами самого различного аппаратурного оформления одних и тех же процессов являются реакторы окисления сернистого ангидрида, синтеза аммиака и окисления аммиака, применявшиеся в различное время (см. рис. Х1-8, Х1-10 и Х1-18). Указанные примеры далеко не единственные. [c.337] В этой главе кратко описаны главные типы аппаратов, которые применяются в настоящее время, применялись ранее или могут быть применены для проведения химических реакций. Для ориентировки нри описании реактора в тексте, а также на рисунках приведены различные количественные характеристики (объемная скорость, размеры и условия процесса). Данные по объемной скорости следует рассматривать как приблизительные, поскольку небольшие изменения условий процесса, состава сы ья и образующегося продукта, а также качество самого проекта реактора в целом сильно влияют на объемную скорость. [c.338] Реакторы, используемые главным образом для металлургических процессов с незначительными возможностями применения в химическом производстве, здесь не рассматриваются. Также отсутствуют электрохимические и фотохимические реакторы, поскольку они очень специфичны и, особенно первые, не поддаются методам расчета реакторов, обсуждаемым в этой книге. [c.338] Различные типы конструкций не исключают друг друга. При очень высоких давлениях применяются и кованые, и многослойные, и витые, и сварные конструкции. При высоких температурах часто требуется теплоизолирующая футеровка, чтобы снизить температуру металлических стенок и, следовательно, их толщину. Стенки можно также охлаждать, пропуская через кольцевое пространство у стенки холодную реакционную смесь, поступающую в реактор (например, так охлаждаются стенки в реакторах синтеза аммиака), или при помощи внешнего охлаждения. [c.338] Охлаждение может быть необходимо также и для уменьшения коррозии. Например, реакторы для получения хлоридов металлов при высокой температуре футеруют изнутри керамическими огнеупорами значительной толщины. Однако, поскольку герметичность Фзггеровки их не гарантирована, стальные стенки реактора охлаждаются также внешним потоком воздуха до температуры ниже 315° С. В противном случае сталь легко сгорела бы в хлоре. [c.338] Аппараты непрерывного действия считаются эффективными, если при сильном перемешивании степень превращения составляет свыше 90% от степени превращения, достигаемой нри полном перемешивании. Реактор Стратко для производства смазок (рис. Х1-1) представляет собой пример реактора, в котором обес- печивается интенсивное перемешивание объем реактора 1,89 м , скорость подачи сырья 908 м /ч, потребляемая мощность 22,4 кет в реакторе для алкилирования емкостью 34 — соответственно 11 400 л4 /ч и 186 кет. [c.339] ВОД промежуточных потоков, параллельное соединение ступеней для увеличения пропускной способности и теплоотвода). Переток между ступенями осуществляется по возможности самотеком, поскольку эксплуатация насосов всегда является серьезной проблемой. [c.343] Установка в одном корпусе более компактна, дешевле и легче в работе и в обслуживании. [c.343] Основные типы реакторов вытеснения однотрубные, снабженные рубашкой кожухотрубные теплообменники и трубчатые печи, в которых трубы нагреваются за счет излучения и конвекции от топочных газов. Этот последний тип применяется главным образом для проведения эндотермических процессов, тогда как два других типа реакторов пригодны для осуществления эндотермических и экзотермических процессов. Реакторы в виде одной трубы не требуют специальных описаний. [c.343] Кожухотрубные реакторы. Процесс протекает в трубках или в межтрубном пространстве. Для перемешивания фаз или увеличения турбулентности в реакционную зону помещают твердую насадку, которой может служить твердый катализатор в виде гранул или кусков. Иногда стенки сосуда покрывают слоем катализатора. Наконец, зона реакции может быть полой. [c.343] Колонны с насадкой, часто применяемые для осуществления чисто физических процессов массопередачи, используются также и для проведения гетерогенных реакций. Например, кожухотрубный реактор с насадкой для непрерывного хлорирования бензола состоит из ряда труб диаметром 102 мм и длиной около 7,6 м, заполненных керамическими кольцами Рашига диаметр кожуха аппарата 1,22 м, пропускная способность составляет около 35 тп бензола/сг/тки. Для уменьшения образования полихлорбензолов температура в реакторе поддерживается ниже 43° С за счет циркуляции в межтрубном пространстве охлаждающей воды. [c.344] При повышенных температурах и давлениях для обеспечения хороших технико-экономических показателей нужна очень тщательная разработка конструкции аппарата и технологии процесса. Хорошим примером кожухотрубного реактора для этих условий может служить колонна синтеза аммиака. Описание процесса синтеза аммиака при давлении 250—1000 ат и температуре до 540° С приведено выше (см. стр. 324). [c.344] Некоторые типы реакторов синтеза аммиака показаны на рис. Х1-8 (см. также табл. 79). Они имеют общую особенность, предусмотренную еще Бошем в первом построенном им реакторе поступающая в аппарат холодная реакционная смесь проходит через кольцевое пространство у стенок корпуса, охлаждая его это позволяет применять корпус с более тонкими стенками. [c.344] Объем реактора, лг . Масса катализатора, т Объемная скорость, ч Температура уходящего газа, °С. . [c.346] Экономичность конструкции достигается также за счет осуществления необходимого теплообмена между исходной и реакционной смесью внутри аппарата. Образование аммиака — экзотермический процесс. Скорость реакции, конечно, быстро увели-чивается с повышением температуры, но условия равновесия более благоприятны при низких температурах. На рис. Х1-9 показана достигаемая степень превращения при адиабатическом и изотермическом режимах реакции. [c.346] Трубчатая печь состоит из камеры горения, футерованной огнеупорным кирпичом, и труб, смонтированных на стенах и потолке, а иногда и на полу. В радиантной секции трубы получают тепло прямой радиацией от пламени. Имеется также конвекционная секция, размещенная или в главной камере за перевальной стенкой, или в газоходе, ведущем в дымовую трубу. [c.349] Конвекционная секция может использоваться как для предварительного подогрева поступающего сырья, так и для поддержания температуры, уже достигнутой в радиантной секции, или, наконец, для использования тепла либо путем предварительного подогрева воздупшого дутья, либо для получения пара. [c.349] Существует много способов расположения труб, топочных устройств и схем движения перерабатываемого сырья. Каждый из них имеет свои достоинства в том или ином конкретном случае. Некоторые типы трубчатых печей показаны на рис. XI-11. Главные требования, предъявляемые к трубчатым печам, — достаточный термический коэффициент полезного действия и надлежащее распределение температуры вдоль пути перерабатываемого продукта. Для лучшего контроля радиантная секция может быть разделена на две половины стенкой. Сырье обычно проходит через одну или, самое большее, две параллельные нитки. Внутренний диаметр труб 76—152 мм, длина от 6 до 12 м, количество последовательно соединенных труб — 100 и более в каждой нитке. [c.349] Метод расчета радиантных секций был опубликован Лобо и Эвансом Позднее Маккарти предложил упрощенный метод расчета. Время пребывания смеси в реакционной зоне при проведении крекинга рассчитывается по данным о скорости процесса, аналогичным представленным на рис. IX-12 (см. пример V-5). Поскольку при температуре ниже 430° С скорость крекинга незначительна, объемные скорости, как правило, относятся к тому объему реактора, где температура выше 430° С. Поэтому для выполнения расчета печь подразделяется на секции предварительного подогрева и реакционную. [c.350] Вернуться к основной статье