Условия реакции и конструкция реактора

Кроме трубчатых, возможны и другие конструкции аппаратов с неподвижным слоем катализатора и теплообменом в зоне реакции. В процессах, связанных с периодической регенерацией катализатора, конструкции реакторов особенно разнообразны. Это вызвано необходимостью приспособить конструкцию к зачастую резко различным условиям реакции и регенерации. [c.268]

Дальнейшее усовершенствование метода охлаждения кипящей жидкостью привело к созданию ректификационного охлаждения, дающего возможность получить в реакторе практически любой температурный профиль. В качестве кипящей среды при этом применяется смесь нескольких жидкостей, имеющих разные температуры кипения. Подбирая соответствующий состав смеси, можно определить температуру кипящего хладоагента, которая росла бы в нужном направлении. Помимо состава кипящей смеси, выбору подлежит также конструкция холодильника, что дает возможность получить профиль температур, соответствующий оптимальным условиям реакции. [c.345]

Несмотря на возрастающую роль многофазных жидкостных реакторов в химической и нефтехимической промышленности, степень разработки вопроса остается пока недостаточной. Это объясняется не только общей сложностью задачи, но и определенными недостатками в методах изучения и описания отдельных сторон процесса, та7 пх как закономерности формирования и гидродинамика двухфазных систем, условия массообмена между фазами и т. д. Поэтому степень обоснованности и надежности расчета различна для разных вариантов процессов и конструкций реакторов, что не могло не отразиться на изложении материала книги. Хотя специфика жидкостных реакторов проявляется больше всего в реакторах с многофазными потоками, однако для общности в книге рассмотрены и реакторы с однофазным потоком. Авторы сосредоточили внимание на рассмотрении отдельных сторон общих процессов в реакторах п взаимосвязи отдельных факторов, определяющих их протекание, прежде всего—на взаимосвязи скорости химической реакции и скорости процессов переноса. Менее специфическим вопросам авторы уделили меньшее внимание, отсылая читателя к соответствующим литературным источникам. [c.3]

Для того чтобы решить этот вопрос, сравним два эксперимента — изотермический и адиабатический. Примем, что адиабатический эксперимент проводится при одной начальной температуре Го, а изотермический при двух и Т2, так что разность между ними АГ = = Т —Т равна адиабатическому перепаду температур. Будем считать, что конструкция реактора обеспечивает отбор проб в т точках, равномерно распределенных по длине слоя катализатора. Сравнение будем проводить на примере единственной мономолекулярной реакции типа А Б. Тогда для изотермических условий можно написать систему дифференциальных кинетических уравнений [c.436]

В предыдущих разделах мы видели, что в случае простой конструкции реактора выбор условий реакции (температура, давление и концентрации) ы типа реактора влияет на рентабельность установки. Имеется и еще ряд возможностей, которые можно использовать на стадии проектирования или во время работы установки для повышения ее экономичности. [c.75]

Проблема проектирования реакторов заключается в иримене-пии уравнений скорости реакции и уравнений тепло- и массопередачи к конкретным промышленным случаям. Конечной целью при этом является создание экономичной и легкой в эксплуатации конструкции реактора с возможностью автоматизации при оптимальных условиях. [c.264]

В реакторе интенсивного перемешивания величина модуля водорода не является столь критической более того, слишком большой модуль газа может даже снизить интенсивность перемешивания. Однако в проточных условиях и в этом случае необходим некоторый минимальный избыток водорода сверх потребляемого для реакции и растворимого в жидкости. Роль его состоит в удалении выделяющихся побочных газообразных продуктов (метан, углекислый газ и др.) без существенного снижения парциального давления водорода. Величина модуля избыточного водорода может в этом случае колебаться от очень малой (0,25) [23] до значительной (4—5), в зависимости от конструкции реактора и других факторов, и должна определяться при экспериментальной оптимизации процесса известными методами [35]. [c.126]

Для простых необратимых реакций основным критерием оптимальности является достижение максимальной скорости реакции при заданных конечной степени превращения и термостойкости катализатора. Поэтому целью моделирования явилось создание конструкции реакторе, обеспечивающей заданную степень очистки при минимальной нагрузке катализатора определением оптимальных температурных условий ведения процесса, рационального распределения катализатора по полкам при оптимальном их количестве. [c.76]

Возможность получения больших объемов является основной причиной частого использования этих колонн как аппаратов периодического действия. Но крупногабаритные барботажные колонны (больших диаметров) нецелесообразно применять для проведения реакций с большим тепловым эффектом. При конвективном отводе тепла через стенки, заключенные в рубашки, удельная поверхность теплообмена (отнесенная к объему колонн) уменьшается с увеличением объема колонн, не обеспечивая необходимого съема тепла. Кроме того, по сечению такой колонны могут возникать градиенты температур, недопустимые по условиям реакции. Размещение же внутри колонны большого количества дополнительных теплообменных элементов усложняет конструкцию аппарата. Способ отвода тепла за счет испарения части жидкости упрощает конструкцию самой колонны, но требует установки выносных теплообменных устройств. В целом агрегат получается конструктивно сложным, поскольку нарушается один из основных принципов проектирования химических реакторов, требующий размещения теплообмен- [c.8]

Для поддержания необходимых тепловых условий реакции теплоноситель можно подавать в рубашки, устанавливаемые на каждой трубе, или помещать весь пучок труб в общее термостатическое пространство. Первый вариант позволяет изменять условия теплообмена по длине реактора и целесообразен тогда, когда для разогрева реактора применяется теплоноситель с высоким давлением. Второй вариант дает возможность создать более компактную конструкцию меньшей металлоемкости, но она менее надежна 10 [c.10]

Основной особенностью исследованной конструкции реактора и процесса хлорирования пропилена являлось не повышение интенсивности перемешивания хлора и пропилена, а поддержание условий для непрерывного отвода продуктов реакции из реакционной области контакта реагентов. Разработка конструкции реактора и процесса хлорирования была основана на струйном характере течения закрученных газовых потоков. Экспериментальные данные, указывающие на устойчивое струйное течение, позволили предложить проведение реакции хлорирования пропилена не при интенсивной турбулизации реагентов, что приведет к образованию побочных продуктов реакции, а при их движении в форме струй, взаимодействующих друг с другом по линии контакта поверхностей. [c.255]

Реакция (3), вызывающая расходование 8—12% общего количества превращенного аммиака, представляет собой непроизводительную потерю, которую можно несколько уменьшить сокращением продолжительности контакта. В практических условиях реакцию проводят, пропуская смешанный газовый поток через большое число слоев платиновой тонкой сетки при температуре около 1000° С продолжительность контакта чрезвычайно мала. Аммиак и метан подают в приблизительно эквимолекулярном отношении с несколько меньшим, чем стехиометрическое, количеством воздуха. Степень превращения аммиака в цианистый водород составляет около 60%. Метан и кислород расходуются полностью, превращаясь в окись углерода, водород и воду, содержащиеся в отходящем газе. Несколько более высокая степень превращения, а также больший срок службы катализатора могут быть достигнуты при использовании реакторов специальной конструкции [c.225]

Золи-теплоносители уносят из реакторов огромные количества тепла — до 85% всего тепла, выделившегося при сжигании кокса при регенерации катализатора остальное тепло частью аккумулируется на катализаторе и используется на реакцию крекинга, частью уходит с дымовыми газами или теряется в окружающую среду. Тепло, уносимое солями-теплоносителями, используется частью для подогрева воздуха, поступающего на регенерацию катализатора (14,3%), а в основном идет на получение пара высокого давления (до 30 ати) в солевых котлах (69% от тепла, выделившегося при сжигании кокса). Отвод тепла из толщи катализаторного слоя (а следовательно, и контроль температуры) затрудняется тем, что выгорание кокса, повидимому, происходит послойно в узкой зоне, постепенно передвигающейся в слое температуры от входа к выходу воздуха. На это указывают и кривые температур в реакционной камере (фиг. 75). Отвод тепла в этих условиях обеспечивается соответствующей конструкцией реактора (см. ниже). [c.233]

Преимуществом этого процесса является то, что ГМД может быть получен из адипиновой кислоты — другого мономера для соли АГ (полупродукта ПА 66). На первой стадии происходит испарение адипиновой кислоты в газообразном аммиаке и дегидратирование газообразной смеси в реакторе в присутствии соответствующего катализатора с образованием нитрила. Часть кислоты на этой стадии разлагается и теряется, вследствие чего выход уменьшается. Вторая стадия — гидрирование адипонитрила — обычно проводится в жидкой фазе под высоким давлением в присутствии никелевого или кобальтового катализатора. В зависимости от конструкции используемого реактора, условий реакции и типа катализатора возможны и некоторые другие способы проведения этой стадии. [c.24]

Поскольку повышение температуры ведет к увеличению скорости реакции, весь ход реакции видоизменяется. Теплота реакции, практически равная теплоте полимеризации этилена (около 22 ккал/моль), выделяется внезапно, что приводит к неравномерному повышению температуры. При этом появляются всякие осложнения и часто реакция заканчивается вспышкой, сопровождающейся полным разложением этилена на метан, водород и углерод. Предельными условиями для взрыва при опытах в небольших лабораторных автоклавах являются температура 125° и давление 125 ат (для чистого триэтилалюминия). Будут ли эти условия предельными для крупных реакторов, неизвестно. Если же исходить из высших алюминийтриалкилов или же разбавлять триэтилалюминий насыщенным углеводородом, то опасность такого саморазложения уменьшается. При непрерывном ведении процесса в больших масштабах должен быть обеспечен непрерывный отвод тепла путем соответствующего выбора конструкции реактора (длинные трубчатые реакторы, см. стр. 187). [c.154]

В настоящее время известны конструкции реакторов, обеспечивающих поддержание как в продольном, так и в поперечном направлениях катализаторного слоя, распределение температур и степени превращения окиси углерода в соответствии с условиями реакции. При этом обеспечивается равномерное использование всей массы катализатора, что в свою очередь дает высокую производительность реакционного устройства. [c.468]

Конструкция реактора должна быть приспособлена к условиям проведения процесса на обеих его стадиях, зачастую резко различным. Экономически и конструктивно оказалось целесообразным во многих случаях перейти от временных циклов к пространственным. В последнем случае реакция и регенерация проводятся одновременно, но в разных аппаратах или их частях. Естественно, что осуществить пространственные циклы можно только с подвижным катализатором, т. е. проводя процесс в кипящем или движущемся слое. В таких процессах свежий катализатор непрерывно вводится в слой взамен потерявшего активность, благодаря чему в реакторе устанавливается стационарное состояние катализатора, недостижимое в неподвижном слое катализатора с падающей активностью. Преимущества непрерывной регенерации сказываются тем сильней, чем выше скорость зауглероживания. С другой стороны, в установках с кипящим и движущимся катализатором возникают неблагоприятные гидродинамические режимы потока, истирается катализатор, встречаются и чисто конструктивные трудности. [c.156]

В процессах, связанных с периодической регенерацией катализатора, конструкции реакторов особенно разнообразны. Это вызвано необходимостью приспособить конструкцию к зачастую резко различным условиям реакции и регенерации. Помимо перечисленных типов применяются аппараты с поперечным током газа, представляющие собой систему входных и выходных перфорированных труб, между которыми находится катализатор. Газы проходят через катализатор в направлении, перпендикулярном оси труб. [c.170]

Очищенное сырье смешивают с водяным паром, нагревают и направляют в конвертор первой ступени. Взаимодействие углеводородов с водяным паром в присутствии никелевого катализатора дает смесь водорода, окислов углерода, остаточного метана и избыточного водяного пара. Конвертор представляет собой печь специальной конструкции, в которой катализатор размещен в трубах, расположенных параллельно оси реактора. Условия реакции давление 17,6 ат изб., температура на выходе из печи 760°С. [c.18]

Сведений по составу газообразных продуктов реакции окисления битума мало и характер их довольно разноречив [83]. В них были найдены помимо азота и кислорода окись и двуокись углерода. Процентный состав газа зависит от конструкции реактора и условий окисления. [c.21]

По вопросу о сепарации в кипящем слое материалов, различающихся по плотности и размеру частиц, к началу работы имелись лишь немногочисленные литературные данные. На основании их не представлялось возможным создать конструкцию реактора, в котором одновременно с химической реакцией протекала бы и сепарация. В результате систематических исследований в этом направлении была разработана конструктивная схема аппарата, которая позволяет достигнуть оптимального сочетания условий проведения химической реакции с условиями сепарации, так как последние регулируются независимо от условий работы реакционной зоны. Для этой основной схемы, так же как и для ряда других, исследованы различные характеристики, в частности влияние скорости в колонне, расхода песка и ряда конструктивных факторов. Это позволило сконструировать более крупные модели диаметром 150 и 300 мм. [c.324]

Аппараты непрерывного действия многообразны но конструкции. Они могут быть и обыкновенными реакционными камерами, и всевозможными трубчатыми контактными аппаратами, и аппаратами с движущимся катализатором, различными колоннами и т. п. Многообразие аппаратов непрерывного действия вызвано их узкой специализацией, определенной разграничением стадий процесса. Для условий непрерывного действия реактор конструируется с учетом всех специфических требований осуществления конкретной реакции, а разнообразие реакций и физико-химических средств воздействия на них ведет к разнообразию в конструкциях реакторов [10]. [c.10]

Итак, эффективность химического процесса зависи от причин весьма различного характера специфических особенностей реакции, выбора оптимальных условий и их соблюдения. Первое условие является следствием природы реагирующих веществ, второе — следствием итога лабораторных исследований и технико-экономических расчетов, определяющих, какому из основных показателей процесса целесообразно дать преимущество при выборе оптимальных условий, и, наконец, третье является следствием выбора типа и конструкции реактора. [c.13]

Разработанный в 70-х годах трехфазный синтез метанола используется в основном, для производства энергетического продукта. В качестве жидкой фазы в нем применяются стабильные в условиях синтеза и не смешивающиеся с метанолом углеводородные фракции нефти, минеральные масла, полиалкилбензо-лы. К указанным выше преимуществам трехфазного синтеза метанола следует добавить простоту конструкции реактора, возможность замены катализатора в ходе процесса, более эффективное использование теплового эффекта реакции. Вследствие этого установки трехфазного синтеза более экономичны по сравнению с традиционными двухфазными как высокого так и низкого давления. В табл. 12.2 приведены показатели работы установок трех- и двухфазного процесса одинаковой производительности 1800 т/сут. [c.268]

Условия реакции и конструкция реактора [c.39]

Почти все реакции органических соединений являются сложными. Целевая реакция обычно сопровождается побочными процессами. Целевой продукт во многих случаях не обладает достаточной стойкостью в условиях реакций и может подвергаться дальнейшим превращениям. Все это затрудняет выбор оптимальных условий реакции и делает реакции органических соединений очень чувствительными к отклонениям от оптимальных условий. Отклонения отражаются не только на скорости целевой реакции, но и на выходе целевого продукта. Выход тем больше, чем ближе условия в реакторе к оптимальным. К. п. д., учитывающий влияние конструкции и размеров реактора на выход целевого продукта, представляет собой отношение фактического выхода к выходу при оптимальных условиях. Повышение такого к. п. д. направлено на экономию сырья. [c.24]

Трехфазный. синтез метанола характеризуется рядом преимуществ простота конструкции реактора, достаточно равномерное распределение жидкости и газа по площади поперечного сечения реактора, возможность ввода и вывода из системы катализатора без ее остановки, сравнительно низкая осевая диффузия газа и эффективное использование тепла реакции с получением пара. Температурный профиль в реакторе приближается к изотермическому, что позволяет создать благоприятные условия для синтеза метанола. Повышение температуры в трехфазном реакторе при соотношении скоростей потоков жидкость газ, равном 1 20, составляет 4—5 °С, в то время, как прирост температуры в двухфазном адиабатическом реакторе равен 30—50°С. Истирание и потери катализатора значительно ниже, чем в двухфазных кипящих системах благодаря упругим свойствам жидкой фазы. Вследствие высокой степени превращения исходных компонентов за проход реактора в трехфаз- [c.195]

ТЕПЛОВОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ НЕПРЕРЫВНЫХ ПРОЦЕССОВ УСЛОВИЯ РЕАКЦИИ И КОНСТРУКЦИЯ РЕАКТОРА [c.44]

Главным назначением реактора является создание оптимальных условий реакции во всем реакционном объеме. К этим условиям относятся концентрация реагентов, температура и продолжительность реакции, давление, катализаторы, свет и др. Применение каждого из них накладывает свой отпечаток на конструкцию аппарата, в котором идет реакция. [c.44]

В прямом процессе производства метилхлорсиланов могут применяться реакторы различной конструкции, но условия реакции в них будут приблизительно оди- [c.456]

Каталитические реакторы конструкции "ФАСТ ИНЖИНИРИНГ" компактны, позволяют использовать наиболее активный мелкозернистый катализатор, проводить процесс при оптимальных температурных условиях, а также обеспечивают подвод или отвод тепла даже при сильно эндотермических и экзотермических реакциях. Конструкция реактора позволяет реатшзовать практически любую производительность в одном аппарате. [c.56]

Третий, завершаюш,ий этап разработки промышленного каталитического процесса — выбор реактора — тесно связан со вторым этапом, поскольку не только режим процесса определяет конструкцию реактора, но, в свою очередь, конструкция реактора накладывает определенные требования и ограничения на условия проведения реакции. Однако для выбора конструктивной схемы реактора требуются дополнительные знания, связанные с физической кинетикой, гидродинамикой и теплофизикой процессов в каталитических реакторах. Кроме того, создание работающего реактора требует оценки его устойчивости в ходе эксплуатации. Наконец, среди многообразия возможных конструктивных схем реакторов необходимо суметь достаточно обоснованно выбрать наилучший, т. е. оптимальный вариант. Для решения двух последних вопросов следует ознакомиться со специальным математическим аппаратом теории устойчивости и теории оптимального управления. [c.7]

Реакция оксигидрохлорировання протекает в псевдоожиженном слое катализатора — носителя, пропитанного хлоридом меди. Специальная конструкция реактора и условия процесса позволяют изготовить его целиком из углеродистой стали, не опасаясь коррозии. Продукты реакции эффективно извлекаются конденсацией в секции первичного выделения 3 и абсорбцией в секции вторичного выделения 4. Непревращенный хлористый водород вместе с водой реакции [c.409]

Теперь, имея кинетическую модель, можно приступить к иауче-нию поведения реакционной системы и различных конструкций реакторов, в том числе и тех, которые можно использовать в промышленности. Однако Прежде чем это делать, следует определить теплофизические свойства комцонентов при условиях реакции. [c.291]

Кроме того, по сечению такой колонны могут возникать градиенты тевшератур, недопустимые по условиям реакции. Размещение же вн5гтри колонны большого количества дополнительных теплообменных элементов усложняет конструкцию аппарата. Способ отвода теплоты за счет испарения части жидкости упрощает конструкцию самой колонны, но требует установки выносных теплообменных устройств. В целом агрегат получается конструктивно сложным, так как нарушается один из основных принципов проектирования химических реакторов, требующий размещения теплообменных устройств там, где выделяется теплота, т. е. непосредственно в реакционном объеме. [c.52]

В теплообменных конструкциях реакторов отвод или подвод тепла производится в количествах, не равных и обычно не пропорциональных тепловому эффекту реакции, в результате чего в них наблюдаются известные колебания температур. Практические примеры температурных кривых приводятся на фиг. 34. В отличие от адиабатических условий, а также политропических многоступенчатых схем в системах с непрерывным теплообменом имеется двоякая неравномерность температур, а именно как в ранее рассмотренных схемах, по пути следования реагирующих смесей и, кроме этого, по поперечному сечению аппаратов в направлении от оси потока к стенкам теплообменных поверхностей. Численные значения радиальных перепадов температур находятся в прямой зависимости от толщины слоя ката-лизатооа между поверхностями теплообмена, общих условий теплопередачи и величин выделений или поглощений тепла в единице [c.120]

В лабораторных условиях при проведении реакции в автоклавах крайне важно хорошее механическое перемешиваиие. В непрерывных системах контакт между реагирующими веществами достигается специальной конструкцией реактора, обеспечивающей тесное соприкосновение реагирующих веществ при движении. [c.425]

Реактор автоклавный с механической мешалкой. Относится к числу аппаратов идеального перемешивания, поэтому скорость реакции не подвергается влиянию естественной или вихревой диффузии и все показатели процесса в расчете на единицу объема реактора подчиняются одним и тем же кинетическим закономерностям. В таком реакторе в случае экзотермического процесса необходимый температурньхй уровень поддерживается (полностью ипи частично) за счет тепла самой реакции, так называемый "автотермический процесс. Так, при полимеризации этилена тепла реакции 3570 кДж/кг (850 ккал/кг) вполне достаточно для нагрева поступающего этилена до температуры реакции. Хорошее перемешивание реакционной смеси создает благоприятные температурные условия по объему реактора, исключает возможность создания местных значительных концентраций инициатора, перегревов и разложения этилена, обусловливает стабильностдз процесса и хорошее качество продукции. Хорошее перемешивание делает возможным применение сомономеров и других добавок. Используя различные по конструкции мешалки, изменяя число их оборотов, а также количество подаваемого газа и продолжительность пребывания его в реакторе, можно изменить качество получаемого полимера. [c.130]

Главным назначением реактора является создание оптимальных условий реакции во всем реакционном объеме. К этим условиям относятся концентрация реагентов, температура и время (продолжительность) реакции — не--ъемлемые средства управления любым химическим процессом. Существует и ряд других средств воздействия на протекание химической реакции давление, катализаторы, свет и др. Применение каждого из них накладывает свой отпечаток на конструкцию аппарата, в котором идет реакция. [c.39]

В качестве исходных данных для конструкции реактора послужили условия реакции аминокислот с нингидриновым реагентом и скорость элюирования. Скорость подачи реагента (15 мл/ч) определяется скоростью подачи элюата (30 мл/ч) и соотношением объемов элюата и реагента (2 1). Суммарная скорость потока (45 мл/ч) и время инкубации смеси при 100 °С (15 мин) позволяют рассчитать объем реактора (равный 11,5 мл). Однако при таком объеме реактора неизбежно должно наступить смешивание зон, если использовать трубку слишком большого диаметра. Опытным путем было показано, что перекрывание зон наступает лишь при внутреннем диаметре более 1 мм. Поэтому спираль реактора представляет собой тонкий тефлоновый капилляр с внутренним диаметром 0,7 мм и длиной 30 м. Электрические нагревательные элементы термостата обеспечивают равномерное кипение воды, а конденсация паров осуществляется в обратном воздушном холодильнике. [c.317]

Поскольку реакция оксихлорирования весьма экзотермична, необходимо из реакторов отводить большое количество тепла. В реакторах с кипяшим слоем катализатора отвод тепла осуществляют с помощью охлаждающих змеевиков, погруженных в кипящий слой [12]. Температуру реакции поддерживают обычно около 210—240 С. Так как кипящий слой катализатора практически изотермичен, то условия реакции одинаковы по всему слою. Оптимальная температура реакции достигается благодаря соответствующей конструкции и режиму работы системы удаления тепла. Поэтому активность катализатора мало влияет на поддержание температуры реакции в данной системе. Выбор катализатора основан главным образом на его стойкости к истиранию, способности к ожижению слоя и селективности. Катализаторы, работающие в кипящем слое, должны иметь прочную структуру, чтобы исключить возможность образования мелких частиц. Необходимо избегать слипания частиц катализатора, которое может нарушить режим кипящего слоя или даже полностью исключить его образование. [c.261]

Удельный вес высокоэффективных процессов, связанных с химическим превращением сырья в нефтеперерабатывающей промышленности, постоянно увеличивается. Химическое превращение нефтяного сырья осуществляется в реакционных аппаратах, или реакторах. Процессы, протекающие в них, обеспечивают получение многих нефтепродуктов улучшенного качества. Конструкция реактора должна отвечать требованиям данного химического процесса. Реакция в реакторе должна протекать с максимально допустимой скоростью при условии наибольшего выхода целевой продукции. При известном технологическом процессе и данном катализаторе этого добиваются поддержани- [c.252]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология