ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Основы классификации химических процессов и реакторов из "Процессы и аппараты нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности Издание 2" Аппарат, в котором осуществляется тот или иной химический процесс, называют реакционным устройством или реактором. В ряде случаев такой аппарат называют иначе, учитывая особенности химического процесса или его назначения так, например, на установке каталитического крекинга аппарат, в котором осуществляется реакция окисления (горения) кокса, отложившегося на катализаторе, носит название регенератора, так как его назначение — восстановить активную способность катализатора, т. е. регенерировать его. Общепринятой классификации химических процессов и реакторов нет, поэтому отметим некоторые наиболее существенные ее признаки. [c.536] Химические процессы подразделяются на каталитические и некаталитические, гомогенные и гетерогенные, экзотермические и эндотермические. [c.536] Каталитические реакции осуществляются в присутствии тех или иных катализаторов, ускоряющих химическое превращение и позволяющих провести его в более легких условиях, например, при более низкой температуре способствующих протеканию реакции в желательном направлении, получению более высоких выходов основных целевых продуктов и сокращающих скорость протекания побочных реакций. [c.536] Некаталитические реакции протекают под воздействием высокой температуры к ним относятся пиролиз жидкого и газообразного углеводородного сырья, коксование, термический крекинг и т. д. [c.536] Гомогенные реакции протекают в одной фазе, например только в газообразной. [c.536] Гетерогенные реакции характеризуются наличием двух или большего числа фаз. К гетерогенным относятся реакции, протекающие в паровой фазе на твердом катализаторе. [c.536] Всякая химическая реакция сопровождается тепловым эффектом. Реакция, протекающая с поглощением тепла, называется эндотермической, а с выделением тепла — экзотермической. При сложных химических превращениях могут одновременно протекать реакции, противоположные по тепловому эффекту, поэтому для технологического оформления процесса важна итоговая величина — общий тепловой эффект. [c.537] Реакционные устройства классифицируются по следующим признакам по характеру действия — периодические и непрерывные в зависимости от направлений потоков реагентов или катализаторов — прямоточные, противоточные и ступенчато-нротиво-точные в зависимости от гидродинамических особенностей — аппараты идеального вытеснения, идеального смешения и частичного смешения, по термодинамическим признакам — реакторы изотермические, адиабатические и политропические, по назначению— реакторы риформинга, каталитического крекинга, гидрокрекинга, регенераторы, коксовые камеры, реакционные змеевики печи пиролиза и т. д. [c.537] В периодически действующих реакторах исходное сырье и полученные продукты реакции соответственно загружаются и раз-гружаются периодически. [c.537] В непрерывно действующих реакторах исходное сырье реагент или катализатор поступают в аппарат и удаляются из него непрерывно. В непрерывно действующих реакторах потоки сырья и катализатора проходят через аппарат либо прямоточно, т. е, в одном и том же направлении, либо в противотоке. [c.537] Ступенчатый противоток катализатора целесообразен в ряде случаев. При его осуществлении катализатор последовательно перемещается от одной ступени к другой в противотоке с исходным сырьем. [c.537] Для оценки эффективности реактора непрерывного действия важным показателем является характер направления движения частиц реагирующего сырья и катализатора. [c.537] Идеальное вытеснение. В аппаратах идеального вытеснения частицы движутся в одном направлении без перемешивания и поэтому продолжительность пребывания любых частиц в зоне реакции одинаково. Такой характер движения можно наблюдать в трубчатом реакторе, длина трубы которого значительно превышает ее диаметр, а скорость потока сравнительно высока. [c.537] Идеальное смешение. В аппаратах идеального смешения поступающий поток практически мгновенно перемешивается, а образовавшаяся смесь состоит из частиц сырья и продуктов реакции, а также свежего и отработанного катализатора. Продолжительность пребывания различных частиц в проточных аппаратах идеального смешения неодинакова, для одних она превышает среднее значение, для других не достигает его. Примером может служить аппарат с мешалкой непрерывного действия, реакторы с псевдоожиженным слоем катализатора и др. [c.537] Частичное перемешивание. Для аппаратов, используемых в промышленных условиях, обычно характерен режим, занимающий промежуточное место между идеальным вытеснением и идеальным смешением, это режим частичного перемешивания. [c.538] В термодинамическом отношении работа реакторов может протекать в изотермических условиях, т. е. когда в любой части аппарата температура одинакова. Такие условия обеспечиваются в реакторах, работающих в режимах, близких к режиму идеального смешения. В зависимости от знака теплового эффекта реакции при изотермическом режиме обеспечивается равномерный подвод или отвод тепла. [c.538] Во многих случаях реакторы работают в адиабатических условиях, при которых химический процесс протекает без теплообмена с внешней средой. В этом случае при экзотермической реакции температура реагирующего потока повышается и на входе в аппарат она меньше, чем на выходе из него. [c.538] При эндотермической реакции имеет место обратное явление. [c.538] Для предотвращения значительного изменения температуры в реакторе, которое может иметь место при повышенном тепловом эффекте реакции, обеспечивается теплообмен реактора с внешней средой, т. е. осуществляется политропический процесс. [c.538] В таких процессах теплообмен с внешней средой может осуществляться непрерывно (поверхность теплообмена размещается непосредственно в зоне реакции) или ступенчато (теплообменная поверхность размещается вне зоны реакции в специальных меж-секционных устройствах). [c.538] Вернуться к основной статье