Перепад давления в неподвижном слое катализатора

ПЕРЕПАД ДАВЛЕНИЯ В НЕПОДВИЖНОМ СЛОЕ КАТАЛИЗАТОРА [c.12]

Для расчета перепада давления (ЛР) в потоке газов, проходящем через неподвижный слой катализатора, используем урав- [c.265]

Рис. 4.11. Перепад давления в неподвижном слое катализатора

Так или иначе увеличение скорости приводит к увеличению перепада давления в неподвижном слое катализатора. Слой сохраняет неподвижное состояние до тех пор, пока вес слоя, приходящийся на единицу его площади, не станет равным перепаду давления. При дальнейшем увеличении скорости слой переходит в псевдоожижен- [c.17]

Если неподвижный зернистый слой зажать сверху сеткой, проницаемой только для газа, то перепад давления на единицу высоты слоя с повышением скорости восходящего газового потока будет непрерывно возрастать вдоль кривой ВС. Для выбранного зернистого материала, например, для катализатора крекинга нефти с частицами размером от 10 до 100 мкм, может быть получено несколько эквидистантных кривых применительно к неподвижному слою — в зависимости от плотности упаковки частиц. Для подобных зернистых материалов с малым средним размером частиц и широким гранулометрическим составом насыпная плотность может находиться в пределах от 480 до 640 кг/м . На фазовой диаграмме (рис. 1-4) кривая ОАВ соответствует неподвижному слою с наиболее рыхлой упаковкой частиц. [c.20]

Дегидрирование бутилена в промышленном масштабе проводится по одному способу применяются реакторы адиабатического типа с неподвижным катализатором тепло подводится за счет разбавления бутилена водяным паром [7,, 10, 194, 195, 246]. Применением водяного пара достигаются три цели [10] снижение парциального давления бутилена, удлинение рабочего периода за счет частичного удаления угля и подвод необходимого для процесса тепла. Благодаря большой величине отношения пара к бутилену перепад температуры по слою катализатора не превышает 28—40° С. [c.166]

Изомерный состав бутиленов не имеет значения для процесса дегидрирования, но сказывается на аппаратурном оформлении технологических схем разделения продуктов дегидрирования. Реакция дегидрирования проводится при разбавлении бутиленов боль- шим количеством водяного пара, который понижает парциальное давление бутиленов и подавляет побочные реакции. Наряду с этим пар является теплоносителем, что позволяет применять в этом процессе адиабатические реакторы с неподвижным слоем катализатора. Вследствие эндотермичности реакции дегидрирования температура в слое катализатора по ходу газа уменьшается и это приводит к понижению равновесных выходов по сравнению с изотермическими условиями. Поэтому слой катализатора в адиабатическом реакторе сравнительно небольшой, так как перепад температуры через катализаторный слой не должен превышать 28— 40 °С. Большой расход пара на контактирование и регенерацию является недостатком данного процесса, однако он окупается снижением удельного расхода н-бутиленов и уменьшением стоимости переработки как в процессе дегидрирования, так и в [c.81]

Из полученных данных следует, что перепад давления в движущемся слое катализатора несколько выше, чем в неподвижном. Нужно, однако иметь в виду, что обычно расчетные соотношения несколько завышают действительный перепад. [c.91]

Как видно из этой формулы, перепад давления в кипящем слое данной высоты не зависит от размера зерна катализатора и линейной скорости газа, тогда как в неподвижном слое при турбулентном течении газа [72] [c.103]

Размер частиц носителя катализатора. Так как обш ая поверхность непористых сферических частиц обратно пропорциональна их диаметру, желательно использовать частички очень малого размера. Однако это ведет к большому перепаду давления в реакторе. Многие положения, развитые для систем, в которых используются тонкие пленки фосфорной кислоты, применимы также к наиболее распространенному процессу полимеризации, разработанному фирмой Юниверсал ойл продактс компани [35, 37, 92, 120, 173, 206] (О. О. Р.). В этом процессе применяется неподвижный слой твердого фосфорнокислотного катализатора, приготовленного смешением фосфорной кислоты с диатомовой землей и прокаленного при температуре 180—300°. Высушенный продукт размалывают и просеивают с отбором частиц диаметром [c.359]

В данной статье сроком службы катализатора считается просто длительность работы катализатора в реакторе. Обычно катализаторы неподвижного слоя заменяют либо при возникновении большого перепада давления, либо при потере активности. Срок службы катализаторов в разных реакторах установки оксихлорирования различен, так как условия процесса и состав катализатора отличаются. Самый короткий срок службы имеет [c.277]

В работе [Д.8.4] для реактора идеального перемешивания непрерывного действия исследовался оптимальный режим процесса, протекающего на дезактивирующемся катализаторе. Было показано, что увеличение размера частиц катализатора уменьшает целевую функцию — прибыль реактора. Максимальное уменьшение размера частиц катализатора вплоть до полного устранения диффузионных ограничений (насколько это позволяют сделать другие факторы перепад давления, перемешивание и фильтрация частиц катализатора) приводит к максимальной эффективности работы реактора. Этот прирост линейно уменьшается с размером зерна. Авторы [Д.8.4] полагают, что аналогичный вывод относительно влияния размера частиц катализатора может быть сделан для периодических реакторов и реакторов с неподвижным слоем. [c.258]

С целью уменьшения перепадов давления процессы дегидрирования обычно проводятся на относительно тонком неподвижном слое гранулированного алюмохромового катализатора. Чрезвычайно быстрое образование кокса вызывает необходимость чередовать периоды работы (продолжительностью от нескольких минут до 1 ч ) с периодами регенерации. Катализатор смешивают с инертным теплоносителем, который поглощает тепло, выделяющееся в процессе регенерации катализатора, и отдает его в реакторе. При этом регенерация осуществляется продувкой воздухом. Когда в качестве регенерирующего агента используют рециркулирующий газ, содержащий 2-3% кислорода, максимальные температуры регенерации не должны превышать 650°С, При более высоких температурах Сг Оз переходит в неактивную модификацию розового или фиолетового цвета, а y-Al O переходит ва-АЦОз. Как уже отмечалось в гл.2, процесс регенерации не сопровождается образованием значительных количеств СО, [c.72]

Известно, что среднее время пребывания твердых частиц в неподвижном псевдоожиженном слое (время удержания) примерно пропорционально перепаду давления в единице толщины слоя однако эта зависимость не учитывает распределения твердых частиц внутри слоя. В то же время неравномерное распределение частиц при каталитических реакциях может вызвать высокий расход катализатора, низкую конверсию, чрезмерную интенсификацию побочных реакций, понижение коэффициента полезного действия установки и т. д. Время удержания твердых частиц в псевдоожиженном слое можно определить путем измерения перепада давления, но этот метод недостаточно точен, поскольку значительная часть энергии газового потока расходуется на ускорение движения частиц и преодоление трения. Скорость перемещения частиц в реакционном пространстве является важной переменной, характеризующей протекание каталитических реакций. Однако определение этого параметра в условиях переноса катализатора представляет значительные трудности, если нет возможности непосредственно Измерить время удержания катализатора и установить его распределение в слое. [c.235]

Преимуществом реакторов с боковым вводом реакционной смеси и радиальных реакторов с неподвижным слоем перед аксиальными является большая площадь поверхности, приходящаяся на единицу объема зернистого катализатора, что позволяет использовать низкие перепады давления на слое. Однако такие аппараты могут иметь неоднородное распределение газа (реак-цнонной смеси) но их длине. Как показано [1], это может существенно повлиять на конверсию и селективность химических превращений и, в конечном счете, на эффективность работы реактора. Умение рассчитать течение газа в слое катализатора в таких аппаратах и, согласно расчету, управлять потоком, изменяя соответствующие характеристики аппарата, является весьма актуальной задачей. [c.67]

Реакции, осуществляемые при постоянной объемной скорости в процессах с неподвижным слоем катализатора, можно проводить в реакторах различной длины и поперечного сечения. Короткие реакторы с большим поперечным сеяериём используются тогда, когда необходим миниьлальный перепад давления в различных точках сечения слоя, В таких аппаратах ско- [c.16]

Для проведения гетерогенно-каталитических процессов наиболее распространены реакторы с неподвижным слоем катализатора (рис. 4.74). Весь объем аппарата, изображенного на рис. 4.74, а, заполнен частицами различной формы (зернами катализатора), характерный размер которых 3-8 мм. Слой расположен на жесткой опорной решетке, выдерживающий вес катализатора и перепад давления в слое. Вес зафуженного катализатора может составлять тонны, и даже десятки тонн в крупнотоннажных производствах (серной кислоты, аммиака). Чтобы мелкие зерна катализатора не проваливались и не закрыва- [c.218]

Реакторы для гетерогенно-каталитических процессов. Наиболее распространены реакторы с неподвижным слоем катализатора (рис. 2.82). Для адиабатического режима катализатор в виде частиц различной формы засыпан в аппарат (рис. 2.82,д). Характерный размер частиц (зерен катализатора) - 3-8 мм. Слой располагается на жесткой опорной решетке, вьщерживающей вес катализатора и перепад давления в слое. Вес зафуженного ката- [c.167]

На установках каталатаческого риформинга применяют реакторы с неподвижным или движущимся катализатором. Первые представляют собой адиабатические аппараты. В зависимости от направления движения обрабатываемой среды они подразделяются на реакторы с радиальным движением от периферии к центру (рис. 56) и аксиальным (нисходящим или восходящим потоком). В реакторах риформинга процесс проходит при значительных отрицательных тепловых эффектах, что вызывает необходимость непрерывного подвода тепла в зону реакции и создания каскада аппаратов со ступенчатым регулированием температурного режима. Разделение одного общего реакционного объема на несколько объемов в последовательно соединенных отдельных адиабатических реакторах с промежуточным подводом тепла в реакционные зоны от трубчатой нагревательной печи позволяет уменьшить перепад температур по высоте реакционного объема в каждом аппарате до невысоких значений (15 — 50 °С). Реакторы каталитического риформинга с неподвижным слоем катализатора рассчитаны на рабочее давление 1,5 — 4,0 МПа. [c.142]

Рекомендовано проведение процесса превращения мет нола при возможно низком давлении, что обеспечивает уменьг-шение до минимума образования высокомолекулярных ароматических углеводородов - дурола. Снижать давление можно регулированием параметров и конструктивным оформлением процесса. Так например, обеспечение низкого перепада давления в системе в самой начальной ступени образования ДМЗ достигается в неподвижном слое катализатора с радиальным потоком реагента. В такой системе температуру метанола предпочтительно держать на уровне 204°С. [c.20]

Для быстрых реакций, сопровождающихся увеличением числа молей, во внутренних полостях гранул может развиваться значительное давление. В случае капилляров с г >- 10 см вынужденное течение оказывается более быстрым и избыточное давление не развивается. Перепад давления в слое неподвижного катализатора, когда реакцию проводят при небольших давлениях, недостаточен, чтобы вызвать вынужденное течение сквозь капилляры зерен катализатора, и поток омывает зерна снаружи. В этом случае реагирующие вещества достигают внутренней поверхности вследствие течения Кнудсена или объемного течения. [c.435]

Температура катализатора в реакторах с неподвижным слоем непрерывно изменяется по их длине. Трубки с катализатором диаметром около 25 мм в реакторе типа кожухотрубного теплообменника окружены охлаждающей средой, обычно кипящей водой. При подаче в трубку реакторапредварительно нагретых газов тепловыделение пропорционально скорости реакции. Тепло отводится охлаждающим агентом, температура которого приблизительно одинакова по всей длине трубки. Если на входе в реактор катализатор слишком активен, то тепло выделяется быстрее, чем отводится через стенки реактора. Температура насыпного слоя будет повышаться до тех пор, пока скорость отвода тепла через стенки не сравняется со скоростью тепловыделения. Профиль температур по длине трубки будет иметь максимум или горячее пятно в определенном месте трубки. Для обеспечения высокой с елективности, длительного срока службы катализатора и низкого перепада давления в реакторе нужно соответствующим образом Урегулировать температуру реактора. [c.261]

В предыдущих главах для упрощения анализа было введено предположение о равнодоступности всей поверхности катализатора для примесей, содержащихся в сырье и дезактивирующих катализатор. Аналогичное упрощающее предположение было сделано и для реакций, приводящих к блокировке поверхности. Такого рода предположения выполняются на практике лишь в тех случаях, когда катализатор используется в виде мелкого порошка, а скорость газа у его поверхности достаточно высока для того, чтобы внешний перенос массы ц тепла не лимитировал скорость химических превращений. Однако из-за существующих обычно технологических ограничений на перепад давления в реакторах с неподвижным слоем нельзя использовать порошкооб- [c.39]

В случае газофазных реакций на твердых катализаторах реакторы с псевдоожиженным слоем имеют определенное преимущество перед реакторами периодического действия или трубчатыми реакторами непрерывного действия. Кроме преимущества, определяемого легкостью механического перемещения катализатора, высокий коэффициент теплопередачи от стенки к слою обеспечивает легкость теплопоглощения или теплоотдачи. Более того, вследствие движения твердых частиц весь газ находится в реакторе, по существу, при одной и той н е температуре, образуя с твердым телом непрерывную гомогенную фазу. Еще одно достоинство этого реактора заключается в том, что величина доступной внешней поверхности здесь больше, чем Б реакторе с неподвижным слоем, так что реакции, лимитирующиеся диффузией в порах, будут давать более высокие степени превращения в режиме псевдоожиженного слоя. В задачи данной книги не входит проведение обсуждения механики псевдоожижения, и мы дадим лишь ссылки на соответствующие работы и исследования, выполненные различными авторами 144—46]. Достаточно сказать, что при пропускании газа снизу вверх через слой твердого тела имеет место падение давления в этом слое, которое непрерывно усиливается но мере течения газа. В конце концов наступает момент, когда подъемная сила, действующая на твердые частицы, становится равной весу частиц. С увеличением скорости течения газа подъемная сила такя е возрастает и поток поднимает частицы, увеличивая нри этом объем зазоров между частицами в слое катализатора. Неподвижный слой продолжает в результате расширяться до тех пор, пока не достигнет состояния наиболее рыхлой упаковки. Любое дальнейшее увеличение скорости газа вызывает разделение частиц друг от друга, и они переходят в состояние свободного парения. Весь слой находится теперь в псевдоожиженном состоянии. Теперь уже любое увеличение потока газа не сопровождается соответствующим увеличением перепада давления, так как скорость потока газа при течении через зазоры между частицами уменьшается вследствие расширения слоя. Увеличение потока газа выше точки начала псевдоожижения вызывает увеличение объема пустот внутри слоя. В конце концов достигается точка, когда газ начинает прорываться через слой в виде пузырей. Псевдоожиженный слой становится тогда очень похожим на кипящую жидкость. Образующиеся пузырьки газа движутся вверх через твердые частицы, которые находятся теперь в состоянии непрерывного движения. В случае газофазных реакций, катализируемых твердыми катализаторами, для предсказания рабочих условий чрезвычайно важно знать распределение времени контакта газа по слою. [c.433]

При псевдоожиженни газами и больших скоростях потока в промышленности применяют сильно полидисперсные катализаторы. Благодаря бурному перемешиванию сепарации частиц по размерам в основном кипящем слое не наблюдается. Однако часть наиболее мелких частиц, попадающих в третью зону, не возвра-ш,ается обратно, а выдувается выходящим из слоя потоком. В промышленном аппарате эта пыль задерживается далее специальными фильтрами и периодически отдувается обратно. При лабораторных испытаниях нам приходилось эту пыль стряхивать с фильтра механически. Приведем некоторые данные, полученные в нашей лаборатории С. С. Татиевым [98], для полидисперсного пылевидного катализатора каталитического крекинга, среднеарифметический диаметр которого й = 31,4 мк, а средний обратный диаметр 1/й = составил = 40,6 мк. Пористость насыпанного слоя Бо=0,60. Перепад давлений в неподвижном слое прямо пропорционален скорости потока и из наклона этой прямой по формуле Эргуна можно было вычислить эквивалентный диаметр зерна йа, оказавшийся равным 59,6 мк. Такое значительное превышение э над с1 указывает на наличие агрегирования зерен и налипания мелких на более крупные. Критическая скорость псевдоожижения Ык = 0,ОП м1сек, а расчетная скорость витания частиц с 3=40 мк, ив = 0,23 м1сек. Наличие агрегирования подтверждается еще и тем, что при рабочих скоростях 0,3—0,5 м/сек, превышающих расчетную скорость витания, кипящий слой не выно- [c.268]

Благодаря наличию интенсивного перемешивания в реакционном объеме обеспечивается квази-изотермический режим — перепад температур в нем практически не превышает 1-2 °С. Это позволяет проводить процесс при более высоких температурах и облегчает теплоотвод из реакционной зоны. Для синтеза в неподвижном слое характерны "горячие пятна" с температурой на 15 — 20 °С выше средней, наличие которых приводит к метанированию и заутлероживанию катализатора. Кроме того, в сларри-реакторе значительно ниже перепад давления в каталитическом слое, что является немаловажным энергосберегающим фактором. Также упрощается процесс загрузки-выгрузки катализатора, который при непрерывной схеме производства может протекать в течение всего процесса и может быть сопряжен с его регенерацией. Сларри-реактор позволяет обеспечить больший выход продуктов на единицу объема катализатора, что обусловлено использованием мелкодисперсного катализатора и, как следствие, увеличением поверхности контакта. Наконец, барботажная колонна проще и дешевле в изготовлении. [c.65]

В химическом производстве приходится иметь дело с движением различных жидкостей, газов и гетерогенных сред по трубам и каналам различной формы, нередко содержащим различные препятствия (задвижки, вентили, диафрагмы, рещетки и т.п.). При этом уже на стадии проектирования становится необходимым определять целый ряд гидродинамических характеристик канала (например, перепад давления на нем). Подобные задачи возникают также при прохождении жидкостей и газов через регулярные и нерегулярные насадки массо- и теплообменных аппаратов, при обтекании пучков труб теплообменников, при течении через неподвижный или псевдоожиженный слой катализатора в реакторах и т.д. [c.152]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология