Условия проведения контактно-каталитических процессов

В промышленности каталитические процессы осуществляют как по циклическим, так и по открытым (прямоточным) схемам. Циклические схемы позволяют достигать практически полного использования реагентов, они малоотходны или безотходны. Особенностью этих схем является проведение каталитического акта в условиях иногда весьма далеких от равновесия, но с оптимальными скоростями и высокой удельной производительностью катализатора (в расчете на единицу массы, объема или площади активной поверхности) и контактного узла в целом. Однако рециркуляция требует затрат энергии и увеличения объема аппаратуры. В открытых прямоточных схемах за один проход реакционной массы через контактный аппарат достигается большая степень превращения реагентов, но суммарные их потери больше, чем в циклических схемах. [c.200]

По состоянию катализатора реакторы для контактно-каталитических процессов могут быть разделены на следующие группы 1) аппараты с неподвижным слоем катализатора 2) аппараты с движущимся слоем катализатора 3) аппараты с кипящим (псевдоожиженным) слоем катализатора. Использование аппарата одной из перечисленных групп для осуществления реакции определяется условиями ее проведения. [c.58]

Высокие давления нашли широкое применение при осуществлении каталитических процессов. Реакции, не идущие совсем или протекающие очень медленно при атмосферном давлении, могут проходить с достаточной скоростью при высоком давлении. Примерами могут служить такие процессы, как синтез аммиака, синтез метанола и гидрирование угля (см. также книгу [59]). Одновременно с промышленным осуществлением контактных процессов под давлением непрерывно совершенствовалась лабораторная техника проведения реакций при высоком давлении. Изложенный в этом разделе материал имеет целью дать некоторое представление об основных принципах техники работы при высоких давлениях и содержит описание аппаратуры, применяющейся в лабораторных условиях для проведения каталитических реакций под давлением. При этом рассматривается аппаратура для осуществления как периодических, так и непрерывных процессов. [c.39]

В промышленности большей частью применяются каталитические процессы, протекающие в условиях контакта газа, в котором происходят химические превращения, с твердым катализатором. Такие процессы обычно называют неоднородными (гетерогенными), так как в них участвуют две различные фазы. Многие из контактно-каталитических процессов протекают с выделением большого количества тепла, причем активность катализатора во время процесса обычно падает. При проведении таких процессов во взвешенном слое улучшаются условия теплоотвода и, кроме того, легко может быть организована циркуляция катализатора, т. е. обеспечена его работа при постоянной активности. Регенерация, или реактивация катализатора проводится с целью удаления тех или иных отложений с поверхности частиц. [c.41]

Чтобы облегчить возможность приложения рассмотренных в книге основных закономерностей к различным каталитическим процессам, мы старались излагать материал в наиболее общей форме. Теоретические положения рассмотрены здесь в непосредственной связи с решаемыми на их основе практическими задачами—подбором состава, структуры и формы катализаторов, нахождением оптимальных условий проведения процесса, разработкой конструкций контактных аппаратов и т. п. Технологические схемы и конструкция аппаратов описаны очень кратко—дана только сущность протекающих процессов. Более подробные данные о технологическом осуществлении процесса контактирования, а также сведения об остальных операциях контактного производства—обжиге сернистого сырья, очистке газа, абсорбции серного ангидрида—можно найти в книге К. М. Малина, Н. Л. Ар-кина, Г. К. Борескова и М. Г. Слинько Технология серной кислоты , Госхимиздат, 1950, и в книге И. Н. Кузьминых Производство серной кислоты , ОНТИ, 1937. Из более старых работ необходимо упомянуть монографию проф. П. М. Лукьянова Производство серной кислоты методом контактного окисления . [c.7]

Ход реакции, проводимой на катализаторе, зависит от многих факторов. Наиболее важными являются температура и давление, время контакта, скорость реагентов, состав исходной смеси, состав катализатора и т. д. Многообразие факторов, влияющих на процесс превращения, определяется тем, что катализаторы кроме основной могут ускорять и другие реакции, параллельные и последовательные. В результате контактно-каталитического процесса получается несколько веществ, поэтому выбор условий проведения реакции всегда служит цели получения максимального количества целевого продукта. [c.67]

Важнейшие аппараты — химические реакторы. От реактора зависит экономичность всей техно логической схемы производства. Если химические процессы можно классифицировать по исходному сырью или по получаемым продуктам, по отраслям промышленности и по агрегатному состоянию реагентов, то при классификации химических реакторов во внимание принимаются условия проведения процесса (температура, давление, наличие катализатора), которые определяют конструкцию аппарата. В соответствии с ними химические реакторы классифицируются следующим образом типовая реакционная аппаратура (давление Р <Ъ МПа, температура <600 °С) контактно-каталитические аппараты химические [c.9]

Теплообмен между движущимся теплоносителем и неподвижным слоем зернистого материала (или насадки), а также теплоносителем и псевдоожиженным, или кипящим, слоем твердых частиц имеет большое практическое значение, так как в подобных гидродинамических условиях (см. главу П) протекают многие контактно-каталитические и другие процессы химической технологии. При проведении процессов в кипящем слое удается значительно увеличить количество передаваемого в единицу времени тепла, т. е. тепловую нагрузку аппаратов. [c.293]

Чтобы иметь возможность проектировать контактные аппараты на основе лабораторных измерений, минуя проведение испытаний на установках промежуточного масштаба, необходимо знать математическую модель процесса, отражающую физические и химические закономерности, и условия однозначности. Математическое моделирование каталитических процессов в неподвижном слое успешно проводилось в ряде работ [1—5]. [c.285]

В зависимости от условий технологического процесса применяются контактные аппараты кипящего слоя без регенерации катализатора и с непрерывной регенерацией последнего (рис. 114). Аппараты кипящего слоя с успехом применяются при проведении каталитических процессов, в которых необходима непрерывная смена катализатора для регенерации дегидрирование углеводородов, гидроформинг (дегидрогенизация и дегидроциклизация парафинов), каталитический крекинг и др. При проведении эндотермических процессов в аппаратах со взвешенным слоем катализатора, теплоносителем служит предварительно нагретая реа- [c.247]

Мы не будем здесь излагать даже основные принципы метода математического моделирования. Отметим лишь, что успешное применение этого прогрессивного метода не только не снижает требований к тщательному и всестороннему изучению кинетики каталитических процессов в лабораторных условиях, а, наоборот, значительно повышает их. Для проведения математического моделирования необходимо детальное и прецизионное изучение скорости контактных процессов в широком интервале температур и концентраций при стационарном состоянии катализатора. При этом кинетика побочных [c.175]

Температура зажигания контактных масс, т. е. минимальная температура входящего газа, обеспечивающая быстрый разогрев массы за счет тепла реакции для достижения оптимальных условий процесса, имеет большое значение при проведении каталитических экзотермических реакций, например контактного сернокислотного процесса, идущего на ванадиевых катализаторах. [c.475]

Высокая каталитическая активность большинства промышленных катализаторов обусловлена большой величиной внутренней поверхности, достигающей сотен квадратных метров на грамм катализатора. Подобрав оптимальную внутреннюю структуру, можно изготовить активные катализаторы из материалов, обладающих умеренной активностью, отнесенной к единице поверхности. Однако одно увеличение внутренней поверхности катализатора не всегда приводит к росту его активности, а иногда может сопровождаться даже снижением выхода полезного продукта. Каждому контактному процессу отвечает определенная оптимальная внутренняя структура, зависящая от условий проведения процесса и скорости реакции. [c.81]

По условиям проведения процессов аппараты высокого давления могут быть отнесены к аппаратам какой-либо из предыдущих групп (т. е. это могут быть аппараты с мешалками,барботажные, контактно-каталитические аппараты и т. д.) и имеют лишь конструктивные отличия, которые и рассматриваются в данном разделе. [c.111]

При проведении каталитических процессов в кипящем слое вычисление оптимальных условий облегчается, так как температура Т и степень контактирования х по сечению и высоте слоя контактной массы могут быть приняты постоянными. При это.м расчетом должна быть определена оптимальная температура на слое, при которой контактирование на этом слое будет максимальным, т. е. определены условия наибольшей скорости процесса окисления сернистого ангидрида на ванадиевом катализаторе [уравнение (2)]. [c.151]

При проведении каталитических процессов в кипящем слое уменьшение степени контактирования вызывается не только уменьшением активности контактной массы, но и уменьшением количества контактной массы вследствие ее истирания и уноса газовым потоком. Но это обстоятельство не оказывает влияния на расчет оптимальных условий и приемы регулирования такой вывод следует из анализа уравнения (7). Если перенести фиктивное время соприкосновения в левую часть уравнения (8), то тогда легко сделать вывод, что процесс окисления сернистого ангидрида зависит от величины произведения и, следователь но, не имеет значения причина уменьшения этого произведения от Снижения значения или [c.154]

Каталитические превращения в системе газ — твердое тело (контактные процессы). Условие промышленного использования химической реакции — достижение большого выхода продукта за возможно меньшее время проведения этой реакции. Однако можно привести много примеров реакций, которые с термодинамической точки зрения должны в определенных условиях проходить с большим выходом продукта, но в действительности протекают очень медленно. Это связано с большим значением энергии активации таких реакций. [c.271]

Механизм срабатывания смазочного материала в таких условиях специфичен и сложен. В осциллирующем контакте, особенно при трении качения, не наблюдаются столь высокие температуры как при трении скольжения с граничной смазкой, которые инициируют химические реакции. При одноразовой системе смазки срабатывание смазочного материала развивается в нестационарных условиях и сопровождается непрерывным изнашиванием металла, что приводит к образованию центров с высокой каталитической активностью. Значительное влияние на стабильность материалов в таких условиях имеет состав окружающей газовой среды. Продукты распада смазочной среды и изношенный металл остаются в зоне трения и рядом с ней. Одним из основных вопросов в изучении механизма контактной вибростойкости является оценка роли окислительных процессов, что составляло цель проведенного исследования. [c.30]

Поэтому разработка теоретических основ процесса каталитического окисления двуокиси серы, позволяющих наметить оптимальные условия его проведения, имеет большое значение для дальнейшего совершенствования контактного сернокислотного производства. Изложению этих теоретических основ и посвящена настоящая книга. [c.7]

Большое значение для развития теории и практики катализа имели работы Г. К. Борескова о влиянии процессов переноса тепла и вещества на скорость контактных реакций и избирательность действия катализатора (развитие метода определения оптимальной пористой структуры катализатора в зависимости от удельной каталитической активности, кинетики реакции и условий ее проведения). Вытекающие отсюда рекомендации нашли широкое применение при разработке способов приготовления промышленных катализаторов [353, 354]. Г. К. Боресковым рассмотрен также ряд общих кинетических закономерностей. На основе введения понятия молекулярности реакции, которая равна числу молекул реагирующего вещества, установлено общее соотношение между разностью энергий активации обратной и прямой реакций и тепловым эффектом реакции. Дано общее выражение для скорости обратимых реакций. Предложен метод определения молекулярности на основе соотношения между величинами термодинамического и кинетического изотопных эффектов. Введено понятие оптимальной температуры обратимых экзотермических реакций и оптимальной кривой изменения температуры с ростом глубины превращения. Предложен метод определения оптимальных температур из кинетических данных. Установлено, что кинетические закономерности [c.64]

В 1930-х годах появились первые научные исследования по кинетике реакций, протекающих в проточных системах. Начало этим исследованиям было положено химиками — специалистами в области катализа А. А. Баландиным, Г. К. Боресковым, М. Г. Слинь-ко и М. И. Темкиным (СССР), А. Ф. Бентоном (США), Э. Винтером (Германия). В 1932 г. Г. К. Боресков впервые в качестве одной из основных задач конструирования и расчета трубчатых контактных аппаратов для сернокислотной промышленности назвал обеспечение максимальной скорости процесса и максимального использования контактного объема . Отмечая отставание теории и недостаточное знание закономерностей протекания даже таких важных каталитических процессов, как окисление сернистого газа, он предложил метод проведения этой реакции в условиях не одной оптимальной температуры для всего процесса, а оптимальной кривой изменения температур, характерной для каждого процесса и катализатора . Эти пионерские исследования были продолжены в 1936—1937 гг. с целью установления оптимальных условий контактного процесса — температурного режима и состава исходной газовой смеси. Работы эти следует считать своеобразной экстраполяцией химической кинетики на ту область, которая до 1940-х годов была объектом химической технологии, как науки сугубо прикладной, лишенной права на фундаментальные исследования. [c.152]

Поскольку условия проведения каталитического дожигания весьма разнообразны (объемная скорость газа колеблется от 20 ООО и до 120 ООО объемов газа на объем катализатора в час, а температура процесса от 250 до 700 °С), существенную роль при внедрении способа играет конструкция контактного аппарата. Прежде всего она должна обеспечивать одинаковую скорость прохождения газа и одинаковую температуру по всему рабочему сечению катализатора. Это условие тем сложнее выдержать, чем больше производительность установки, потому что, как правило, и температура, и скорость газа в области вертикальной оси реактора значительно выше, чем по его краям. Вот почему катализатор, заполняющий эту горячую зону, прогорает и создается ситуация проскока неокисленных продуктов. В этом еще один недостаток каталитического метода очистки. [c.152]

В промышленности широко используется проведение реакций в струе газа, проходящего через реактор, который может быть или пустым, играя роль только области, где поддерживается постоянная температура, или заполненным слоем зер-неного катализатора. Примерами реакций, осуществляемых в потоке в промышленных масштабах, могут служить реакции термического и каталитического крекинга нефтепродуктов, каталитического алкилирования, иолимеризации, гидро- и дегидрогенизации углеводородов, дегидратации и дегидрогенизации спиртов, гидратации олефинов, галоидирования, нитроваиия охислами азота, синтеза аммиака, получения серной кислоты контактным способом, синтеза моторного топлива н т. п. Поэтому и лабораторные опыты по изучению кинетики многих в.ажных широко применяемых в промышленности реакций проводятся также в потоке. Вследствие того, что реакции этого типа проводятся обычно при постоянном давлении и сопровождаются в большинстве случаев изменением объема участвующих в реакции веществ, уравнения кинетики этих процессов должны отличаться от уравнений, выведенных выше для условия ПОСТОЯННОГО) объема. Кроме того, и сам метод расчета кон-стаит скоростей реакций, протекающих в потоке, должен отличаться от методов расчета констант скоростей реакций,осуществляемых при постоянном объеме, так как очень трудно определить время пребывания реагирующих веществ в зоне реакции (так называемое время контакта). [c.48]

Каталитический способ обезвреживания газовых смесей обычно реализуют в контактном аппарате со стационарно работающим адиабатическим слоем катализатора и рекуперативным теплввбмен-пиком, где происходит нагрев исходной смеси теплом i Wearnpo-вавших газов. При малом содержании горючих веществ для нагрева смеси до температуры начала реакции окисления требуется либо дополнительный подвод тепла, либо чрезмерно большая новерхность теплообменника, что влечет удорожание процесса газоочистки. Следовательно, автотермическое проведение обычных стационарных каталитических методов возможно при содержании горючих компонентов порядка 5—10 г/м , что соответствует величине адиабатического разогрева АГад = 120—200°С. При меньших величинах адиабатического разогрева в систему вводится горючий компонент — природный газ, топливо — в таком количестве, чтобы выполнялись условия АГад 150°С. Это накладывает серьезные экономические ограничения на применимость традиционных стационарных методов каталитического обезвреживания. [c.167]

Исследования по аэродинамике контактных аппаратон, разработка и испытание принципиально новых конструкций каталитических реакторов, обеспечивающих эффективное проведение нестационарных процессов к однородных гидродинамических условиях. [c.260]

Примеры производственных процессов и контактных аппаратов КС. Каталитический крекинг [1, 6, 7, 14—17]. Основное назначение процесса — получение высокоактивного бензина из нефтяных фракций, кипящих выше 200°С. Сырьем установок каталитического крекинга является в основном вакуумный газойль прямой перегонки нефти, выкипающий в пределах 300— 500°С. В условиях каталитического крекинга при атмосферном давлении и 400—550°С парафиновые углеводороды расщепляются с образованием более низкомолекулярных соединений, а также метана, углерода и водорода. Основная масса реакций эндотер-мична. Однако вследствие особенностей химизма процесса возможно выделение теплоты (реакции перераспределения водорода, изомеризации, полимеризации). Катализаторами крекинга являются алюмосиликаты. Коксообразование — характерная особенность процесса крекинга. Увеличение содержания углерода с 1 до 4 % ведет к понижению активности катализатора и, следовательно, выхода продуктов с 80% до 40%. Применение КС для проведения процесса крекинга позволяет просто решить задачи регенерации катализатора, который непрерывно циркулирует ме- [c.266]

Проведение процесса каталитического окислеш я SO2 в SO3 во взвешенном слое позволяет повысить степень использования внутренней поверхности катализатора и понизить температуру газа, поступающего в реактор. Внутренняя поверхность катализатора используется гораздо эффективнее в условиях применения мелкодисперсной контактной массы. [c.42]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология