Реакторы для проведения эндотермических процессов

Реакторы для проведения эндотермических процессов [c.106]

Каталитический паровой риформинг — эндотермический процесс, а парциальное окисление — экзотермический. Соединяя оба процесса в одном реакторе, риформинг метана может быть проведен в смеси пара и кислорода (воздуха), при этом экзотермическое окисление снабжает энергией эндотермический риформинг. [c.22]

Недавно исследована возможность использования (для проведения эндотермического процесса газификации угля) тепла ядерных процессов, в частности подачи гелия, имеющего температуру около 950°С, из высокотемпературных ядерных реакторов. Это позволит превращать в синтез-газ весь уголь, не сжигая часть его с целью получения тепла, необходимого для газификации. [c.225]

Рис. III. 9. Кожухотрубный реактор для проведения чередующихся экзотермических и эндотермических процессов

Реактор второго типа (рис. 40, б) представляет собой трубчатый аппарат, обогреваемый горячими дымовыми газами. Он предназначен для проведения эндотермических процессов пиролиза. В трубах может находиться гетерогенный катализатор, если его применяют в данном процессе. Топку для сжигания газообразного или жидкого топлива целесообразно выполнять вместе с реактором и размещать в его верхней части, чтобы дымовые и реакционные газы двигались прямотоком. Это обусловлено тем, что скорость реакции и эндотермический эффект наиболее высоки на входе в реактор, где концентрации реагентов максимальны. В таком реакторе тоже требуется периодически выжигать кокс, который отлагается в трубах. Для процессов пиролиза хлорпроизводных (например, дихлорэтан) применяют также реакторы с одной изогнутой трубой большой длины, помещенной в печное пространство. [c.163]

При проведении процесса в трубчатых реакторах (рис. 4.74, е) существует возможность отвода теплоты непосредственно из реакционной зоны. Трубчатый реактор, по общему виду похожий на кожухотрубный теплообменник, — универсальный тип каталитического реактора. Обычно, в трубках находится катализатор, а в межтрубном пространстве циркулирует теплоноситель. Такие реакторы распространены во многих процессах основного органического синтеза (получение формальдегида, фталевого ангидрида, окиси этилена, анилина и других продуктов). Из-за затруднения отвода теплоты из внутренней части слоя, у оси трубок, размер диаметра последних ограничен. Для очень многих процессов он составляет 20-40 мм. Число трубок зависит от производительности реактора и достигает нескольких тысяч. В качестве хладагентов используют холодную и кипящую воду, высокотемпературное масло (трансформаторное), смесь расплавленных солей и др. Для обеспечения теплотой эндотермических процессов применяют горячие дымовые газы - таким образом осуществляют дегидрирование циклогексанола в производстве капролактама, конверсию метана (рис. 4.74, ж). В последнем случае реактор похож не на кожухотрубный теплообменник, а на трубчатую печь. [c.222]

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]

Реакционный узел при одностадийном процессе (рис. 144) включает ряд блоков, состоящих из 5—8 горизонтальных реакторов со стационарным слоем катализатора. Каждый реактор работает периодически, по регенеративному принципу использования тепла. В период выжигания кокса и регенерации катализатора последний разогревается до 600°С. Затем следуют эвакуация газов сгорания при помощи вакуума (1,5—2 мин) и дегидрирование, когда тепло насадки используется для проведения эндотермического процесса и она охлаждается до минимально допустимой температуры (580 °С). После этого реактор продувают перегретым водяным паром для вытеснения углеводородов (1,5—2 мин) и вновь проводят регенерацию катализатора. Чтобы охлаждение в период дегидрирования происходило не слишком быстро, к катализатору добавляют гранулы прокаленного глинозема, играющего роль аккумулятора тепла. Но и в этом случае стадии дегидрирования и регенерации длятся всего по 5—9 мин с общей длительностью цикла работы реактора 15—20 мин. Все переключения потоков проводятся автоматически и благодаря наличию в блоке 5—8 реакторов создается непрерывный и постоянный поток исходных веществ и получаемых продуктов. [c.478]

Рис. IV. 8. Кожухотрубный реактор для проведения экзотермических и эндотермических процессов (а—схема реактора (У — схема расположения труб)

Реакторы с предварительным перегревом катализатора. Применяются только для проведения эндотермических процессов. Принцип их действия заключается в том, что катализатор в процессе регенерации нагревается до температуры, несколько превышающей температуру реакции, за счет тепла сгорания углерода, отложившегося на его поверхности. Через слой перегретого катализатора пропускаются пары сырья. Реакция идет за счет тепла, накопленного катализатором. При этом он охлаждается, и на его поверхности откладывается кокс. Когда температура катализатора упадет значительно ниже оптимальной, производят регенерацию, и катализатор перегревается. Впервые этот принцип был предложен в Советском Союзе еще в 30-х годах для оформления процесса получения дивинила из этилового спирта по способу С. В. Лебедева. Принципиальная схема контактной печи, работающей с перегревом катализатора, изображена на рис. IV.12. [c.126]

Если реактор установки каталитического крекинга углеводородов представляет собой аппарат для проведения эндотермических процессов, то устройство регенератора, рассчитанное на осуществление процессов, характеризующихся высоким тепловым эффектом экзотермических реакций окисления, дает основание рассматривать его как реакционный аппарат для осуществления экзотер мических реакций. [c.413]

Основные требования к реакторам сводятся к повышению интенсивности его работы, снижению энергетических затрат на транспортировку реагентов через реактор, уменьшению потерь теплоты при проведении эндотермических процессов, увеличению степени использования теплоты экзотермических реакций, обеспечению устойчивости технологических режимов протекания ХТП и безопасности работы, снижению стоимости изготовления реакторов и их ремонта. [c.122]

В кожухотрубный реактор для проведения эндотермических процессов (рис. 111.8,6) свежее сырье поступает сверху, проходит слой катализатора, расположенного между глухими трубками 7 и кожухом 5 реактора. Продукты (реакционные газы) выводятся из нижней части аппарата. Теплоноситель поступает в пространство между нижней трубной решеткой 3 и нижней крышкой 1 реактора, затем идет по трубкам 4 и попадает в кольцевые пространства, образованные этими трубками и глухими трубками. Двигаясь по кольцевому пространству, теплоноситель обогревает.реакционную зону, после чего выходит в камеру, образованную трубными решетками 3 VI 6, Vi далее выводится из аппарата. [c.84]

Реакторы с предварительным перегревом катализатора или насадки. Применяются только для проведения эндотермических процессов. Принцип их действия заключается в том, что катализатор или насадка в процессе регенерации нагреваются до температуры, несколько превышающей температуру реакции, за счет тепла сгорания углерода, отложившегося на их поверхности. Через слой перегретого катализатора пропускаются пары сырья. Реакция идет за счет тепла, накопленного катализатором. При этом он охлаждается, и в процессе синтеза на поверхности катализатора образуется кокс. Когда температура катализатора упадет значительно ниже оптимальной, проводят регенерацию, и катализатор перегревается. [c.90]

Энергетические показатели работы реакторов характеризуют затраты энергии на преодоление гидравлических сопротивлений потоком реагирующих веществ и на их перемешивание, а также эффективность использования теплоты, подводимой в реактор для проведения эндотермических процессов или выделяющейся при протекании экзотермических процессов. [c.121]

Оптимальное соотношение выхода и октанового числа бензина достигается при риформинге в изотермическом режиме. Однако совокупность реакций, протекающих при риформинге, обусловливает эндотермический его характер и требует подвода тепла извне. В промышленных условиях изотермический режим достигается проведением многоступенчатого процесса с промежуточным нагревом потока в печах между ступенями. Число ступеней (реакторов) зависит от требуемой жесткости процесса. [c.113]

В эндотермических процессах температура на выходе из слоя катализатора должна быть выше температуры его зажигания. При проведении экзотермических процессов во взвешенном слое в условиях установившегося изотермического режима работы реактора можно подавать газ при температуре н, т. е. значительно ниже температуры зажигания. Повышение-температуры во взвешенном слое, как и в неподвижном, равно адиабатической разности температур поэтому начальная температура газа tl может быть меньше температуры зажигания tз на величину [c.58]

Рассмотрим применение метода масштабных переходов на примере проведения эндотермической реакции в пилотном реакторе диаметром 0,6 м и геометрически подобном ему аппарате диаметром 1,8 м. Масштабный коэффициент для линейных размеров равен 3, для поверхностей 9, для объемов — 27. Тепло, необходимое для процесса, зависит от количества сырья, которого на промышленной установке требуется в 27 раз больше, чем на пилотной. Поверхность нагрева на промышленной установке только в 9 раз больше, чем на пилотной, поэтому интенсивность теплопередачи на промышленной установке больше в 3 раза. [c.145]

Проведение каталитических реакций в однородной среде технически легко осуществимо. Аппараты, в которых проводят гомогенные каталитические процессы в газовой фазе, могут быть камерами, колоннами, трубчатыми теплообменниками и т. п. Гомогенное окисление ЗОг оксидами азота осуществляется при нитроз-ном способе производства серной кислоты как в жидкой, так частично и в газовой фазе в свободном объеме насадки башен. Эндотермический процесс дегидратации уксусной кислоты в парах в присутствии катализатора парообразного триэтилфосфата ведут в трубчатых реакторах, обогреваемых топочными газами, циркулирующими в межтрубном пространстве. Жидкофазный катализ производят обычно в реакторах с различного рода перемешивающими устройствами. Например, поликонденсацию фенола и альдегида в водном растворе с катализатором соляной кислотой ведут в реакторах с механическими мешалками. [c.235]

Процессы дегидрирования, как правило, проходят с высоким выходом продукта и при увеличении объема реакционной смеси они характеризуются также эндотермичностью. Большая часть таких процессов проводится при одном прохождении газа через слой катализатора под атмосферным давлением или даже в вакууме. Так, например, необратимый процесс одновременного каталитического дегидрирования и дегидратации этанола в производстве бутадиена происходит в промышленных условиях в одном слое трубчатого реактора под разрежением 50 мм рт. ст. при непрерывном подводе тепла для компенсации эндотермического эффекта. Для проведения такого процесса в изотермическом кипящем слое, по-видимому, целесообразно применение трубчатого реактора тина, изображенного на рис. 59. [c.208]

В реакторах-горелках для парциального окисления углеводородов теплота, необходимая для проведения эндотермической реакции, может быть получена путем сочетания этой реакции процесса горения с эндотермической реакцией таким образом, чтобы общий тепловой эффект был положительным. [c.621]

На рис. IV. 10 изображены реакторы для проведения эндотермической реакции дегидрирования н-бутиленов. Устройство реакторов ясно из рисунка и не нуждается в пояснениях (реактор на рис. IV. 10, а показан без тепловой изоляции). Шарообразный реактор (рис. IV. 10,6) при одинаковом реакционном объеме требует для своего изготовления меньшего расхода металла, чем цилиндрический реактор. Процесс протекает с отклонениями от оптимальной температуры до 25 град. Поступающая в реактор смесь имеет температуру 630° С. Реакционный газ выходит с температурой 580—590° С. [c.124]

При проведении экзотермических процессов, как адиабатических, так и с внутренним теплообменом, иногда применяют автотермиче-ские реакционные узлы, конструкция которых позволяет осуществлять охлаждение реагирующей смеси в промежуточных теплообменниках или в зоне реакции с помощью теплообмена с холодной исходной смесью, одновременно нагревающейся до температуры J)eaкции. Теплообмен между входящим и выходящим из реактора потоками может быть осуществлен и в емкостных (одностадийных) адиабатических реакторах. В отдельных случаях, когда допустим значительный перегрев хотя бы одного из реагентов (например, водяного пара), подобный принцип применим и при проведении эндотермических процессов. Преимуществом автотермических реакционных узлов является уменьшение затрат на теплообмен, а также определенные конструктивные удобства, особенно важные при проведении реакций под давлением. Основным недостатком этих схем является возникновение явлений неустойчивости и скачкообразного перехода между различными режимами процесса. [c.268]

Из рис. У1П-32 следует, что при проведении эндотермической реакции в адиабатическом реакторе с уменьщением температуры резко снижается степень превращения и процесс практически прекращается до достижения х= =50%. Для получения большей степени превращения необходимо подводить тепло, т. е. использовать политропический реактор. [c.358]

Процесс практически не требует пара, а тепло, выделяющееся при выжигании кокса, используют для проведения эндотермической реакции дегидрирования в адиабатическом регенеративном цикле, благодаря чему упрощается конструкция реактора. К недостаткам процесса следует отнести невысокий выход бутадиена, применение сложной запорной арматуры и средств автоматики. [c.86]

Процесс при пониженном давлении. Поскольку окислительный пиролиз протекает с увеличением объема образующихся продуктов, то, согласно термодинамическим расчетам, понижение давления должно ускорять процесс. Однако практически процесс при пониженном давлении протекает менее эффективно, так как уменьшается количество тепла, выделившегося при неполном горении части метана, и поэтому нехватает тепла на проведение эндотермической реакции разложения метана до ацетилена. В табл. У-8 приведены лабораторные данные по пиролизу метана при 0,24 и 0,33 ат на насадке Видно, что изменение скорости подачи метана при постоянном объеме реактора мало влияет на ход реакции. При возрастании скорости горение было неустойчивым, т. е. происходило затухание факела с понижением температуры насадки. Поэтому увеличение скорости подачи метана возможно до определенного предела. Минимальная скорость, при которой наблюдалось затухание, при пониженном давлении была приблизительно такой же, как и в опытах при нормальном давлении. [c.174]

Газофазную дегидратацию также осуществляют двумя основными методами. Первый применяют для проведения эндотермических процессов внутримолекулярной дегидратации. Реактором служит обогреваемый теплоносителем трубчатый аппарат (см. рис. 65,6), в трубах которого размещен гетерогенный катализатор. Ввиду высокой металлоемкости этих аппаратов наибольшее распространение получили адиабатические реакторы со сплошным слоем гетерогенного катализатора (рис. 65,в), не имеющие поверхностей теплообмена. Они особенно пригодны для проведения слабоэкзотермичных реакций образования простых эфиров, когда температура легко регулируется по всему объему и поддерживается на оптимальном уровне. При эндотермических реакциях образования ненасыщенных соединений, чтобы поддерживать необходимый температурный режим, часто разбавляют исходную смесь перегретым водяным паром, который не дает смеси чрезмерно охладиться и в то же время способствует росту селективности реакции. Наконец, существуют установки с двумя последовательными реакторами адиабатического типа газ, охладившийся в первом аппарате, перед подачей во второй аппарат подогревают до нужной температуры в теплообменнике при помощи подходящего теплоносителя. [c.192]

Реакторы для проведения эндотермических процессов. При производстве этилена и пропилена из пропана или бензина используется трубчатый реактор с полным вьггеснением и профаммированным тепловым режимом (рис. 6.2.15). Реактор представляет собой змеевик 2 большой длины, помещенный внутри печи 1 с двумя зонами конвекционной и радиационной. Используемые печи, получиви1ие название фадиентных печей , имеют горелки с коротким пламенем, работающие с небольшим избытком воздуха [c.626]

Одним из перспективных термохимических процессов является паровой риформинг метана в синтез-газ. В этом случае тепло, получаемое в ядерных реакторах, может быть использовано для проведения эндотермической реакции [c.44]

Из адиабатических аппаратов наиболее простойконструкциеп обладают так называемые емкостные контактные аппараты, обычно представляющие собой металлические цилиндры в их нижней части находится решетка, на которую насыпают катализатор в виде различного типа гранул. Газы предпочтительно направлять в аппарат сверху вниз. Возможность полезно использовать значительную часть объема таких аппаратов и предельная простота конструкции делают их очень дешевыми в изготовлении. Отсутствие приспособлений для теплообмена ограничивает применение емкостных контактных аппаратов. Они пригодны для проведения 1) процессов с небольшим тепловым эффектом 2) процессов, не очень чувствительных к изменению температуры 3) процессов с малой степенью превращения за проход. Как правило, эндотермические процессы легко осуществимы в емкостных реакторах. В нефтехимической промышленностп емкостные адиабатические реакторы применяют, например, для таких многотоннажных процессов, как платформинг. [c.264]

Газофазную дегидратацию также осуществляют двумя основными методами. Первый применяют для проведения эндотермических процессов впутримолекулярион дегидратации. Реактором служит обогреваемый теплоносителем трубчатый аппарат (см. рис. [c.202]

Для эндотермических процессов (рис. 39) наблюдается иная картина. Для проведения адиабатических процессов в реакторах вытеснения и изотермических в реакторах смещения необходимо, чтобы температура входа реагентов в реактор Гвх была много выще температуры Тд (Гн — наименьщая температура, при которой начинается реакция), так как в ходе реакции температура понижается. В результате средняя температура адиабаты / выще, чем изотермы 2, следовательно, средняя константа скорости реакции в реакторах смешения меньше, чем в адиабатических реакторах вытеснения. Вследствие того, что в реакторах смешения движущая сила также меньше, чем при вытеснении, время пребывания реагентов для достижения равного выхода продукта в реакторах смешения всегда больше, чем в адиабатических реакторах вытеснения. Для обоих типов эндотермических реакторов весьма выгоден подвод теплоты в ходе процесса, так как при этом повышаются константа скорости и равновесная степень превращения (см. кривую 5 и изотерму 2 на рис. 39, а). При оптимальных условиях может быть время процесса Ткз<Тк,. На рис. 39 кривые имеют монотонно затухающий характер. Но если подвод теплоты в реакционный объем сильно превысит расход ее на эндотермические процессы, то кривая политермы может иметь 5-образный характер вследствие сильного роста константы скорости в уравнении [c.111]

Коксовые печи — высокотемпературные реакторы камерного типа. Коксовая печь представляет собой батарею камер (70 и более) периодического действия, объединенных общей кладкой и связанных общими механизмами для разгрузки шихты и выгрузки кокса, регенераторами и др. Коксование — высотемпературный эндотермический процесс, требующий непрерывного подвода теплоты и высокой температуры теплоносителя. Основным фактором, определяющим протекание процесса коксования, является повышение температуры, которое необходимо для нагрева шихты до температуры сухой перегонки и проведения эндотермических реакций коксования. Предел повышения температуры ограничивается рядом факторов, среди которых следует указать на снижение выхода смолы и сырого бензола, изменение состава продуктов коксования, нарушение прочности огнеупорных материалов, используемых для кладки коксовых печей. [c.198]

В ходе эндотермического процесса дегидрирования в реакторе с адиабатическим регенеративным циклом температура контактной массы снижается. Сокращение этого температурного перепада и приближение процесса к идеальным (изотермическим) условиям можно осуществить лишь при малой продолжительности периода дегидрирования С целью повышения общей теплоемкости катализатора к нему в значительном количестве добавляется инертный материал—носитель, играющий ррль аккумулятора тепла. Тепло, выделяющееся вэ время периода регенерации катализатора, накапливается как катализатором, так и инертным теплоносителем, а в последующем периоде контактирования аккумулированное тепло расходуется на проведение эндотермической реакции дегидрирования углеводородов. [c.122]

Добавление кислорода к исходной смеси углеводорода с водяным паром и двуокисью углерода позволяет осуш.ествить непрерывный процесс конверсии автотермично, без подвода тепла извне, в реакторе шахтного типа. Тепло, выделяемое при протекании экзотермических реакций с кислородом, компенсирует затраты тепла на проведение эндотермических реакций с водяным паром и двуокисью углерода. Для получения конвертированного газа с минимальным содержанием азота добавляют технический кислород ( 95% О2), при производстве, технологического газа для синтеза аммиака к исходной газо-паровой смеси добавляют воздух, обогаш енный кислородом (40—42% Оа). [c.112]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология