Промышленные каталитические реакторы и их особенности Основные типы каталитических реакторов

из "Промышленный катализ в лекциях Выпуск4"

Все приведенные выше примеры хроматограмм разделения получены на приборе с пламенно-ионизационным детектором (ПИД). Это не удивительно, поскольку ионизационные детекторы, в том числе и ПИД, имеют постоянную времени порядка сотен микросекунд, и их применение для регистрации очень узких пиков, которые получаются при использовании экспрессных колонок, не вызывает каких-либо осложнений. Именно по этой причине свойства колонок исследованы только с использованием тех веществ, которые дают отклик на ПИДе. К сожалению, мы не имели технической возможности использовать детекторы, которые позволяют регистрировать сигналы от СО, СОг, а также постоянных газов, таких как азот и кислород. Только по этой причине не были исследованы свойства сорбционных ПКК по отношению к этим соединениям. Применение любого детектора, например катарометра, который обладает относительно большой постоянной времени, приведет к тому, что он будет являться причиной внеколоночного уширения пика и не даст возможности получить истинное представление о свойствах колонки, а в ряде случаев такой детектор не успеет отреагировать на прохождение через него вещества. Конечно, существуют катаро-метры с постоянной времени порядка 200 микросекунд. Но они рассчитаны на потоки носителя через них со скоростью до 5 мл/мин., что не позволяет использовать такие микрока-тарометры для ПКК, работающих при скоростях потока до 200 мл/мин. Именно по этой причине нет работ, в которых было бы описано разделение постоянных газов и летучих оксидов с помощью экспрессных ПКК. [c.24]
Требования к системе обработки связаны с необходимостью получения достаточного количества измерений во время выхода узких хроматофафических пиков. Обычно считается, что для того чтобы с достаточной точностью определить время выхода максимума хроматографического пика и площадь пика, необходимо провести не менее 10 измерений за время, соответствующее ширине пика на полувысоте. По тем хроматограммам, которые приведены в предыдущей главе, можно сделать вывод о том, что скорость 200 измерений в секунду была бы достаточной для аналого-цифрового преобразователя (АЦП). Однако, поскольку при малой постоянной времени усилителя высокочастотный шум не фильтруется КС-цепочкой, возникает вопрос, каким же образом от него следует избавляться. Поэтому при работе с экспрессными колонками сигнал хроматофафа фильтруется не аппаратными методами, а с помощью специального программного обеспечения, которое позволяет отфильтровать полезный сигнал от шумов. Чтобы обеспечить надежное фильтрование, скорость оцифровки сигнала должна быть по возможности высокой. Обсуждение алгоритмов фильтрации сигнала не входит в предмет, относящийся к данной лекции, но отметим, что алгоритмы фильтрации надежно работают тогда, когда число опросов канала усилителя происходит не менее 1000 раз в секунду. [c.26]
Ввиду высокой скорости хроматофафического процесса, необходима синхронизация ввода пробы и запуска системы обработки. Для вьшолнения этого требования система обработки должна иметь логический выход, с помощью которого происходит управление скоростным инжектором для того, чтобы одновременно запустить процесс обработки с вводом пробы в колонку. [c.26]
что современные газовые хроматографы не позволяют работать с экспрессными поликапиллярными колонками. Чтобы использовать ПКК для исследования кинетики реакций в составе каталитической установки, необходимо чтобы установка была оснащена подходящим газовым хроматографом. [c.27]
Примером решения этой проблемы может являться разработка и производство Новосибирской фирмой Современное лабораторное оборудование каталитических установок, в которую встроен хроматографический анализатор, позволяющий использовать экспрессные ПКК. [c.27]
На рис. 14 показана ПКК в составе каталитической установки. Основная проблема при ее изготовлении заключалась в разработке инжектора, позволяющего ввести пробу из реактора за времена порядка 50 миллисекунд. В данной установке для этих целей использован специально разработанный 6-ходовой кран с электрическим приводом и механизмом срабатывания на основе взвода пружины. [c.27]
Установка, фрагмент которой приведен на рис. 14, оснащена ПКК длиной 22 см с неполярной НЖФ и позволяет разделять смеси, содержащие от 2 до 10 компонентов, за 5 — 10 с (при этом цикл анализа составляет 10 — 15 с) в режиме непрерывного сканирования. [c.27]
Всего за время проведения эксперимента, продолжительность которого составляет примерно 80 минут, было снято 350 хроматограмм, что дало возможность зарегистрировать процессы, которые было бы невозможно зафиксировать при использовании традиционной хроматографии на насадочных колонках. [c.28]
Нетрудно увидеть, что экспрессная хроматография на поликапиллярных колонках позволяет проводить эксперименты в масштабе времени, близком к реальному. Предвидеть все возможности данного метода и дать прогноз областей его применения в настояшее время довольно затруднительно. Связано это с тем, что метод очень молод. Тем не менее, перспективы его развития укладываются в общую тенденцию развития аналитических методов, которая направлена на ускорение процесса определения анализируемых веществ. [c.29]
Поскольку использование скоростной хроматографии на ПКК в каталитических исследованиях является новым направлением в анализе, то все возможности этого метода анализа, равно как и слабые стороны, могут проявиться тогда, когда метод станет доступным для тех, кому она открывает новые возможности, позволяет достигать принципиально новых результатов. В настоящее же время пользоваться этим изящным методом имеют возможность лишь несколько научных коллективов в России. [c.29]
ЭТИ задачи обычно легко решаются за счет выбора достаточно мелкого размера частиц катализатора (устранение влияния внутридиффузионного переноса) или выбора скорости циркуляции реакционной смеси, достаточной для устранения проблемы массообмена катализатора с газовой фазой. В промышленных реакторах эти задачи зачастую являются ключевыми. [c.32]
Наконец, при обратимой дезактивации катализатора необходимо периодическое восстановление его активности. Это возможно либо выводом дезактивированного катализатора из реактора и его регенерацией в отдельном аппарате, либо использованием системы из двух реакторов, в которой один находится в работе, а во втором в это время осушес-твляется регенерация катализатора (как, например, выжигание кокса в процессах каталитического крекинга или дегидрирования). [c.32]
Наибольшее значение при выборе типа каталитического реактора имеет адиабатический разогрев реакционной смеси при осуществлении процесса. Под адиабатическим разогревом АТщ, будем понимать следующее АТ = (АЯр)С /Ср, где (АЯр) — тепловой эффект реакции, ккал/моль С — начальная концентрация реагента, моль/м Ср — теплоемкость реакционной смеси, ккал/(м град). [c.32]
При адиабатических разогревах А7 ,д 700 °С используются реакторы с кипящим слоем катализатора (рис. 1, в). Размещая теплообменные поверхности (теплообменники) непосредственно в кипящем слое катализатора, удается, например, поддерживать температуру в реакторе на уровне 350 — 400 °С, даже если разогрев достигает 3000 — 3500 °С. [c.33]
При дезактивации катализатора (например, за счет коксо-отложения) предпочтительным является использование реакторов с кипящим или фонтанирующим (так называемый лифт — реактор) слоем катализатора, или реакторов с движущимся слоем (рис. 2). Особенностью данных типов реакторов является возможность достаточно простого вывода дезактивированного катализатора из реактора и его регенерация в отдельном аппарате. [c.33]
В целом, выбор типа реактора зависит от активности или стабильности катализатора, а также от тепловыделения в ходе реакции. В табл. 1 даны качественные критерии выбора между неподвижным и кипящим слоями катализатора. [c.34]
В практике наибольшее распространение имеют реакторы с неподвижным слоем — полочные (адиабатические) и трубчатые, а также реакторы с кипящим слоем катализатора. В дальнейшем именно этим типам реакторов уделим основное внимание. [c.35]
На рис. 3 показаны типичные температурные профили по высоте слоя катализатора для реакторов различных типов. [c.35]
В реакторах с кипящим слоем за счет интенсивного тепло-переноса по всему объему реактора устанавливается, как правило, одинаковая температура. Ее значение определяется соотношением интенсивностей тепловыделения в ходе реакции и теплоотвода. [c.35]

Вернуться к основной статье

Справочник химика 21

Химия и химическая технология