Типы газожидкостных, реакторов

Моделирование реакторов для проведения гетерогенных процессов 18.4.1.Типы газожидкостных реакторов [c.557]

Реакционные аппараты колонного типа с насадкой или тарелками. В качестве газожидкостных реакторов часто применяют насадочные или тарельчатые колонны, используемые для процессов абсорбции. Если жидкость является катализатором, эти аппараты отличаются от абсорберов тем, что жидкость циркулирует в системе по замкнутому контуру. Насадочные колонны просты по устройству и обеспечивают большую поверхность контакта реагирующих газа и жидкости даже в небольшом объеме. Жидкость стекает по поверхности насадки в виде тонкой пленки, а газ движется противотоком. Их гидравлическое сопротивление невелико и, следовательно, расход энергии на перемеш,ение газов незначителен. Колонны изготовляют обычно из стали с дополнительным покрытием из материала, стойкого к коррозионному действию рабочей среды. Применяют также колонны из чугуна, керамики (в производстве серной кислоты), футерованные графитом или кислотоупорным кирпичом. [c.272]

Реакционные аппараты барботажного типа — простые и распространенные аппараты для газожидкостных реакций. В них газ проходит пузырьками через слой жидкости. В большинстве случаев такой реактор представляет собой вертикальный цилиндрический сосуд или колонну, заполненные жидкостью и имеющие в нижней части барботер. Последний часто выполняют в виде согнутой в кольцо трубы, снабженной мелкими отверстиями. Газ подается внутрь трубы и, выходя из отверстий в виде пузырьков, поднимается в слое жидкости. В пространстве над поверхностью жидкости (в отстойной камере) газ перед выходом из аппарата освобождается от брызг и капель. Для более полного их отделения отстойную камеру часто выполняют расширенной или дополнительно устанавливают выносную отстойную камеру. Для подержания заданной температуры в большинстве случаев аппарат снабжают рубашкой, реже используют встроенные или выносные теплообменники. [c.273]

Кинетика газожидкостных реакций достаточно подробно освещена в вышедших в последнее время монографиях [4, 20]. Достаточно полно отражена в отдельных изданиях [30, 89] и актуальная проблема математического моделирования химических реакторов. Однако определяющие их факторы — гидродинамические явления при взаимодействии газа с жидкостью, конвективный теплообмен между газожидкостной смесью и стенками теплообменных элементов и массоперенос в гетерогенных системах — в обобщенном виде и с необходимыми теоретическими предпосылками до сих пор не освещались. Эти явления рассмотрены в книге применительно к реакторам различных принципов действия (барботажным, газлифтным, с механическим диспергированием газа, пленочным). Каждому типу реактора дана оценка с точки зрения его использования в тех или иных условиях, что позволит проектировщикам этой аппаратуры обоснованно подойти к выбору нужной конструкции. [c.3]

Наиболее эффективными устройствами для диспергирования газа в жидкости считаются турбинные открытые мешалки с прямыми и изогнутыми лопастями. Такая мешалка создает в аппарате два циркуляционных контура газожидкостной смеси (над мешалкой и под ней). Пропускная способность по газу реакторов с мешалкой в свободном объеме ограничена режимом захлебывания, когда при достижении некоторого расхода газа, подаваемого в аппарат, избыточное его количество не диспергируется в жидкости, а, обтекая мешалку, поднимается вверх вдоль вала. При перемешивании наиболее эффективными турбинными мешалками открытого типа этот режим наступает при скорости газа в свободном сечении аппарата 0,05—0,1 м/с. [c.11]

Поэтому, приступая к обобщенному описанию газожидкостных реакторов, мы сочли необходимым дать их классификацию, подразделив всю рассматриваемую аппаратуру на определенные группы и типы с учетом принципов ее действия и конструктивных особенностей. [c.6]

Эта группа реакторов, отличающихся прежде всего простотой конструктивного исполнения и, следовательно, высокой эксплуатационной надежностью, получила наиболее широкое распространение в химической, микробиологической и других отраслях промышленности. Используются они как при периодическом, так и при непрерывном процессах обработки жидкостей. Общим признаком для аппаратов этой группы является естественное диспергирование газа при подъеме его пузырей в жидкости. Движение жидкости или газожидкостной смеси в зависимости от конструкции аппарата может быть различным. Этим и обусловлено введение в классификацию различных типов барботажных реакторов. [c.7]

Интенсификация процесса биологической очистки может быть обеспечена при использовании биостимуляторов, совершенствовании систем аэрации и др. Важнейшее значение при этом имеет выбор типа газожидкостного реактора с оптимальным гидродинамическим режимом [135, 163]. [c.82]

Над чистым МЭА-раствором равновесное давление СО2 мало, и потому газ и жидкость подают противотоком (см. разд. 5.6.2). Абсорбер - вертикальный газожидкостной реактор насадочного или тарельчатого типа, разделенный на две секции. Сначала газ проходит нижнюю секцию абсорбера, где происходит поглощение основного количества СО2. Эта секция орошается не полностью (грубо) регенерированным МЭА-раствором. Доочистка происходит в верхней секции аппарата — газ, орошаемый тонко регенерированным (чистым) МЭА-раствором, выходит с остаточным содержанием СО2 не более 0,03% (об.). Температура абсорбции не превышает 330 К. [c.405]

Критерий надежности, который нельзя представить в виде простого математического выражения, поскольку он охватывает ряд качественных характеристик аппарата (безотказность, работоспособность, долговечность, ремонтопригодность и т. п.). Основной признак надежности аппарата — простота его конструкции. С этой точки зрения при выборе газожидкостных реакторов следует отдать предпочтение аппаратам барботажных типов как не имеющим сложных перемешивающих устройств, приводов и узлов, герметизации валов. [c.119]

Лабораторные исследования кинетики окисления (по сульфитной методике) в реакторах небольших объемов типов РМС и РМЦ показали, что эти аппараты по эффективности превосходят аппараты барботажного типа. Действительно, при механическом перемешивании жидкости вследствие развитой ее турбулентности достигается наиболее тонкое диспергирование пузырьков газа, что при достаточно высоком газосодержании создает большую удельную поверхность контакта фаз. Однако при увеличении диаметра реактора D с сохранением D/d = onst отношение окружной скорости мешалки к расстоянию от ее лопастей до стенок аппарата, которое в какой-то мере характеризует область распространения газовых пузырей в объеме жидкости, изменяется пропорционально величине Re /D. Это является одной из причин наблюдаемого относительного снижения эффективности массопереноса в газожидкостных реакторах при увеличении их размеров. К сожалению, мы не располагаем достаточным количеством данных для оценки критерия эффективности реакторов больших объемов с механическим диспергированием газа. Но, вероятно, на начальном этапе оптимизации такой анализ можно провести по результатам исследований аппаратов малых объемов. [c.127]

Газожидкостные реакторы пленочного типа используются для осуществления некоторых очень быстрых экзотермических жидкофазных реакций. При этом имеет место динамическое взаимодействие контактирующих фаз. Проведение процесса при постоянной температуре крайне важно для того, чтобы устранить возможность термодеструкции, сжигания, а также полимеризации реагентов, продуктов реакции и т. п. Вот почему в реакционный газ добавляют некоторое количество инертного газа — азота, диоксида углерода, воздуха, а параметры жидкой фазы поддерживают строго постоянными. Заметим, что время контакта фаз в реакторе зависит от теплового эффекта реакции., температуры стенок и скорости теплообмена. Основными достоинствами пленочных потоков, используемых в газожидкостных реакторах, являются высокая скорость теплопереноса, просто определяемые геометрические и гидродинамические характеристики, а также хорошо контролируемые температурный и реакционный режимы. Вопросы моделирования пленочных газожидкостных реакторов подробно рассмотрены в работе [214]. [c.129]

В работе В. Ювекара и М. Шарма [195] получены и систематизированы расчетные формулы для определения высоты насадочного, барботажного или комбинированного слоя, в котором протекает массопередача с необратимой химической реакцией. Рассмотрена работа аппаратов в предельных гидродинамических режимах. Оригинальным разделом работы следует считать кинетический анализ газожидкостных реакторов полупериоди-ческого типа с механическим перемешиванием, учет изменения давления по высоте барботажного реактора (по линейному закону), разработку приближенного аналитического метода расчета числа тарелок (так называемый модифицированный метод Льюиса). Однако последний включает в себя допущение о линейном изменении концентрации передаваемого компонента по высоте слоя на тарелке указанное ограничение в общем случае неприемлемо. [c.160]

Проведение многих реакций нефтехимического синтеза требует принятия специальных мер для интенсификации теплообмена в реакторах. С этой целью реакторы снабжаются достаточно большой удельной теплообменной поверхностью (т. е. поверхностью на единицу реакционного объема) и в них создаются условия, обеспечивающие максимальные значения коэффициентов теплопередачи. Наибольшие величины удельной поверхности достигаются в трубчатых реакторах (до 200 м ) и в реакторах колонного типа с внутренними трубчатыми или змеевиковыми теплообменниками (50—100 м ). Наименьшие удельные поверхности имеют реакторы емкостного типа с рубашкой (5—10 Г ). Для увеличения коэффициентов теплопередачи, которые определяются, как правило, теплоотдачей со стороны реакционного пространства, использукзт различные способы турбу-лизации среды высокие линейные скорости газа в трубчатых реакторах, барбо-таж в газожидкостных процессах, механическое перемешивание, псевдоожижение твердого катализатора или теплоносителя. Интенсификация теплообмена со стороны хладагента, если она необходима, достигается обычными способами турбулизация потока, теплосъем кипящей жидкостью, применение эффективных теплоносителей. [c.119]

Рис. 8. Реактор пленочный с закрученным газожидкостным потоком (тип РПЗ)

Реактор с закрученным газожидкостным потоком (тип РПЗ). [c.15]

Аналогичный процесс можно осуществлять с использованием кислоты, содержащей 40—54 % РгОб, в реакторе трубчатого типа при 180—220 °С. Газожидкостную эмульсию после реактора для повышения степени дегидратации подают в обогреваемый паром (1,6—5,5 МПа) теплообменник. Плав из теплообменника с температурой 220—270 °С поступает в донейтрализатор, где растворяется при 50—90 °С и pH = 6,2ч-6,5 в циркулирующем охлажденном (35— 40 °С) растворе ЖКУ и водном аммиаке сюда же вводят газообразный аммиак. [c.344]

Одноступенчатый процесс гидрокрекинш вакуумных ДИС-.. тиллятов проводится в многослойном (до пяти слоев) реакторе с несколькими типами катализаторов. Для того, чтобы градиент темпере тур в каждом слое не превышал 25 °С, между отдельными слоями катализатора предусмотрен ввод охлаждающего ВСГ (квенчинг) и установлены контактно —распределительные устройства, обеспечивающие тепло— и массообмен между газом и реагирующим ПОТС ком и равномерное распределение газожидкостного потока над слоем катализатора. Верхняя часть реактора оборудована гасителями кинетической энергии потока, сетчатыми коробками и фильтрами для улавливания продуктов коррозии. [c.239]

Предполагают [4], что хлорирование фенола относится к процессам, продолжительность которых определяется скоростью смешения реагентов. Опыты, проведенные нами в пенном режиме, т. е. прн наиболее развитой поверхности контакта фаз, показали возможность интенсификации процесса за счет улучшения массообменных условий. Удельная производительность реактора увеличена в десятки раз по сравнению с реактором периодического действия. Содержание 2,4-дихлорфенола в смеси хлорфенолов остается при этом сравнительно высоким—86—88%. Последнее говорит о том, что продольное перемешивание, которое обычно имеет место в полых аппаратах подобного типа [5], в наших условиях не оказывает большого влияния, так как плотность газожидкостной эмульсии, вытекающей из реактора, значительно меньше плотности газожидкостной эмульсии на входе в реактор, хотя плотность жидкой фазы увеличивается по мере образования хлорфенолов. [c.123]

Газожидкостные реакторы-котлы. Для механического перемешивания газа в жидкости используют [30] стандартные аппараты двух типов реакторы с мешалкой в свободном объеме (тип ГРМС) и реактор с мешалкой в циркуляционном контуре (тип ГРМЦ). Аппарат первого типа можно выбрать из табл. 9.4 по величине его номинального объема. [c.271]

В реакторах типа РССГЖП возможна прямоточная и противо-точная (очень редко) организации движения потоков жидкости и газа [18—22]. Прямоток (нисходящий или восходящий) является более предпочтительным, так как при этом существенно улучшается распределение жидкости в твердой фазе и достигаются высокие нагрузки без захлебывания контактного аппарата. Наиболее распространены аппараты с нисходящим движением газожидкостного потока (рис. 5.14). [c.232]

Для определения рассматриваемых параметров при высоком давлении используются реакторы, конструкции которых описаны в работе [4]. Оценку активности катализаторов для жидкофазных реакций можно проводить в аппаратах (автоклавах) с внутренним контуром циркуляции типа автоклава Вишневского [5] либо в ынкроавтоклавах с возвратно-поступательной мешалкой [2]. При этом для газожидкостных или жидкостных систем следует учитывать влияние фазовых равновесий и межфазовой диффузии [6]. [c.362]

Реактор барботажный газлифтный (тип РБГ). Газлифтный реактор (рис. 2) отличается от барботажной колонны тем, что внутри корпуса ] установлены одна или несколько барботажных труб 2, в которые с помощью газораспределителя 3 вводится газ. При подаче газа в заполненный жидкостью аппарат в барботажных трубах образуется газожидкостная смесь, плотность которой меньше плотности однородной жидкости в циркуляционной зоне (на рис. 2 в межтрубном пространстве), вследствие чего в аппарате возникает циркуляция жидкости с восходящим потоком смеси в барботажных трубах. Поскольку барботажная труба работает как газлифт (аналогично затопленному эрлифту), логично назвать его барботажным газлис ным реактором. Конструктивное исполнение газлифтных реакторов может быть различным (см. п. 11), но независимо от конструкции в основу их работы положен принцип циркуляционного контура, состоящего из восходящего газожидкостного потока и нисходящего потока жидкости с небольшим количеством захваченных ею газовых пузырей. Максимальная приведенная скорость газа в барботажных трубах, определяющая нагрузку аппарата по газу, составляет 2 м/с, что в пересчете на свободное сечение кожуха аппарата даст скорость до 1 м/с. [c.9]

Выбор оборудования. Для полноты поглощения в абсорбционной колонне необходим противоток жидкой и газовой фаз (см. разд. 5.6.2). Определим тип насадки в ней. Взаимодействие N02 2 протекает быстро, так что между НМОз в жидкости и N02 почти устанавливается равновесие. Последующее окисление N0 (и в газовой, и в жидкой фазах) протекает медленнее. Необходимо определенное время для его заверщения и пространство. В основном окисление образовавшегося N0 протекает в газовой фазе по реакции (6.13). Так как реакция (6.19) - гетерогенная газожидкостная, а реакция (6.13) - гомогенная, реактор образования азотной кислоты представляет абсорбционную колонну с переливными ситчатыми тарелками (рис. 6.53), пространство между которыми работает как газофазный окислитель основного количества вьщеливщегося N0. Барбатаж в невысоком (на тарелке) слое жидкости обеспечивает интенсивный массообмен с газом, способствуя и поглощению компонентов газовой смеси и тем самым образованию НМОз и жидкофазному окислению N0. Можно считать, что в абсорбционной колонне протекает превращение, описываемое следующим брутто-уравнением, полученным сложением уравнений (6.13) и (6.19) [c.419]

Реактор с трехфазным псевдоожиженныК слоем (ТПС) представляет собой аппарат колонного типа с непрерывным вводом газовой и жидкой фаз восходящим прямотоком. Катализатор находятся в жидкой фазе в псевдоожиженном состояЕши, газ пронизывает слой в виде дискретных пузы- зей. Переход от неподвижного слоя катализатора к псев -Доожиженному увеличивает доступность внешней поверхности катализатора. Это позволяет интенсифицировать процесс внешней диффузии. Уменьшение размера зерна ката -лизатора улучшает условия внутренней диффузии. Эти два фактора должны привести к существенной интенсификации газожидкостных каталитических процессов. [c.110]

Опыт применения восходящего прямотока реагирующей газожидкостной смеси при гидрогенизационной переработке средних и тяжелых видов сырья свидетельствует о хороших те,хнико-экономических показателях работы реакторов подобного типа / 184 7- [c.89]

Исходный 1,2-эпоксипентан получен эпоксидированием 1-пен-теиа органическими гидроперекисями [1] во ВНИИОСе. Авторы благодарят т. С. А. Кесарева за 1,2-эпоксипентан, предоставленный для исследований. Гидрирование 1,2-эпоксипентана проводилось в термостатированно.м реакторе периодического действия при постоянном давлении водорода. Реактор устанавливался на механическую качалку. Скорость перемешивания 250.,.300 качаний в минуту. За ходом реакции следили по поглощению водорода в микробюретке. Продукты реакции анализировались методом газожидкостной хроматографии. Использовался хроматограф типа Хром-5 с пламенно-ионизационным детектором газ-носитель — азот, расход — 30 см /мин, колонка—3500x4 мм, заполненная хромосор-бом W, AW с массовой долей 16,7%, который обработан диметил-хлорсиланом температура колонки повышалась от 50 до 60°С со скоростью 2°С в минуту и от 60 до 160°С со скоростью 10°С в минуту температура испарителя 160°С. [c.29]

Реакторы для проведения низкотемпературных некаталитических гетерогенных процессов, как правило, не имеют характерных особенностей и аналогичны типовым аппаратам, в которых осуществляют физические процессы. Так, для процессов с участием газов и жидкостей (Г—Ж) применяется в основном колонная аппаратура башни с насадкой или с разбрызгивающими устройствами, барботажные колонны, газлифты, пенные аппараты. Значительно реже газожидкостные процессы проводят в иных аппаратах, например в трубчатых и змеевиковых аппаратах вытеснительного типа. Процессы с участием жидких и твердых реагентов, а также несмеи иваю-щихся жидкостей (Ж—Ж) осуществляют, главным образом, в реакторах с различными перемешивающими устройствами мешалкалш различных типов, пневматическим пере.мешиванием и др. [c.161]

Таким образом, для проведения процеоса полямеризации в массе применяют ПОЧТИ В ое и31вестные типы реакторов, за иоключени-ем специальных устройств для смешения газожидкостных потоков. [c.264]

Чаще всего реактор периодического действия моделируется гидродинамической моделью реактора идеального смешения. В таком реакторе возможна реализация изотермического и неизотермического режимов (профиля темлератур), широкого интервала давлений, начиная от глубокого разрежения до значительных давлений. В реакторах такого типа проводят реакции в растворе, суспензии, эмульсии, расплаве. Непригодны они для газофазных реакций. Особым случаем можно считать полунепрерывные режимы синтеза в газожидкостной системе. В этом случае реактор заполнен жидкой фазой и в него непрерывно подается газообразный мономер. Этот мономер растворяется в жидкой среде за счет интенсивного перемешивания или бар-ботажа и полимеризуется в ней. По мере накопления полимера подвод газа прекращается, и реактор разгружается. На этом принципе построены технологические процессы производства полиэтилена на катализаторах Циглера, полипропилена, полиформальдегида из мономерного формальдегида, тетрафторэтилена и др. [c.139]

Алкилирование проводят в установке проточного типа. В кварцевую трубку помещают 10 см оксида алюминия (размер зерен 1—2 мм). Смесь фенола и р-метилаллилхлорида (мольное соотношение 1 1) подают в реактор с объемной скоростью 0,4 при температуре 250°С в течение 1 ч. Полученный жидкий катализат взвешивают и определяют его выход. - Далее катализат растворяют в эфире, промывают 20%-ным раствором гидроксида натрия для удаления фенолов. Эфирный слой отделяют, промывают водой и высушивают над сульфатом магния. Эфир отгоняют, остаток перегоняют в вакууме. Чистоту полученного 2,2-диметил-2,3-дигидробензо-фурана определяют методом газожидкостной хроматографии. [c.97]

На рис. 121 показана принципиальная схема мокрого сжигания отработанных сульфитных щелоков производства целлюлозы. Горячий отработанный щелок подогревается до 150 в теплообменнике теплом отходящих газов и нагнетается в реактор типа автоклава. При 270—300° и 10 Н/м в реакторе происходит полное окисление органических веществ щелОка до воды и СОг. Газожидкостная смесь разделяется в сепаратоде. Сточная вода, не содержащая органических примесей, пройдя теплообменники (на схеме не показаны), сбрасывается или используется. Парогазовая смесь высокого давления, пройдя перегреватели, дает энергию турбинам, компрессорам- и другим машинам целлюлозного производства, причем используется также и отработанный (мятый) пар. В настоящее время чаще всего сульфитные щелока перерабатывают на спирты и другие продукты, а стоки направляют на биохимическое окисление. В табл. 24 приведено сравнение методов очистки сточных вод. [c.280]

Реакционные аппараты барботажного типа - простые и распространенные аппараты для газожидкостных реакций. Здесь газ проходит пузырьками через слой жидкости. В большинстве случаев такой реактор представляет собой вертикальный цилиндрический сосуд или колонну, заполненные жидкостью и имеющие в нижней части барботер. Последний часто выполняют в виде согнутой в кольцо трубы с мелкими отверстиями. Газ подается внутрь трубы и, выходя из отверстий в виде пузырькоВ, поднима- [c.439]