Реакторы каталитических газофазных процессов

В зависимости от состояния катализатора все реакторы каталитических газофазных процессов можно классифицировать на основные группы [c.188]

Реакторы каталитических газофазных процессов предназначены для химического превращения газов в присутствии катализатора. Известно, что газы легко смешиваются один с другим, для этого достаточно, например, создать турбулентный режим их движения в реакторе. Поэтому в этих реакторах отсутствуют специальные перемешивающие органы (мешалки). Наиболее существенно на конструкцию этих реакторов влияет катализатор, а вернее его состояние и устройства для поддержания этого состояния. [c.187]

Гетерогенно-каталитические процессы, осуществляемые в жидкой фазе, весьма немногочисленны. Реакторы для таких систем напоминают реакторы для газофазных гетерогенных реакций. В зависимости от величины теплового эффекта, чувствительности процесса к изменению температуры, сложности химического процесса (обратимые, последовательные, параллельные, последовательно-параллельные реакции) могут применяться аппараты смешения и вытеснения емкостного типа с механическими мешалками, трубчатые, колонные с неподвижным слоем катализатора (адиабатические или секционированные) и колонные с суспендированным катализатором. [c.61]

Из сказанного очевидно, что ни одна из возможных конструкций промышленных реакторов не свободна от недостатков. Поэтому какой-либо универсальной конструкции не существует, различные типы реакторов в разной мере пригодны для промышленного осуществления того или иного процесса. Выбор наилучшей схемы реакторного узла зачастую может быть осуществлен лишь путем тщательного технико-экономического анализа. Табл, IV, представляет собой попытку классификации основных типов промышленных гетерогенно-каталитических реакторов для газофазных реакций. [c.156]

Глава XI. [РЕАКТОРЫ КАТАЛИТИЧЕСКИХ ГАЗОФАЗНЫХ ПРОЦЕССОВ [c.187]

Здесь рассматриваются особенности кинетики гетерогенных процессов, протекающих в системе с двумя подвижными фазами. Примером такого процесса может служить взаимодействие между газом и жидкостью или двумя несмешивающимися жидкостями в непрерывно действующем реакторе. Подобный процесс взаимодействия, если он является гетерогенно-каталитическим, протекает обычно на катализаторе, взвешенном в одной из фаз. Эту фазу мы в дальнейшем будем называть активной, а фазу, не содержащую катализатора, — пассивной. Из газофазных процессов к схеме двухфазного потока сводятся процессы в кипящем и движущемся слоях катализатора. Они будут рассмотрены более подробно в пп. 8 и 9, здесь же представляется возможным дать общее описание кинетики реакций в двухфазном потоке, безотносительно к природе составляющих его фаз. [c.216]

При непрерывном экзотермическом процессе наблюдается тепловое равновесие между теплом, выделяющимся при химической реакции, и теплом, теряемым реактором за счет теплопереноса к окружающей среде. В случае непрерывной газофазной каталитической реакции на твердом катализаторе реакция происходит на новерхности катализатора и выделяющееся тепло теряется поверхностью зерен катализатора передается текущему через реактор потоку газа при применении неадиабатического реактора выделяющееся тепло реакции передается от газа стенкам реактора и далее окружающей среде. Скорость, с которой происходит выделение тенла в процессе химической реакции, зависит от ее кинетики. В дальнейшем мы будем считать, что уравнения скоростей реакций подчиняются закону Аррениуса. Если температура газа на входе в реактор пе слишком высока, то скорость химической реакции будет лимитировать общую скорость процесса, но с повышением температуры в конце концов эта скорость неизбежно будет лимитироваться скоростью диффузии газа к поверхности катализатора. Следовательно, при низких температурах скорость выделения тепла на иоверхности твер-дого тела будет с повышением температуры увеличиваться экспоненциально, тогда как при высоких температурах скорость тепловыделения будет зависеть от величины корня квадратного из температуры. В стационарных условиях скорость химической реакции уравновешивается скоростью диффузии. Из уравнения (61), приведенного в разд. 9.2.3, можно поэтому заключить, что кривая тепловыделения, выраженная как функция температуры. [c.427]

Для газофазных процессов обычно требуются высокие температуры, что ведет к увеличению удельного веса побочных реакций. Снижение температуры и повышение избирательности процесса достигаются применением катализатора, Поэтому большинство газофазных процессов ведется на твердых катализаторах, за исключением процессов термческого разложения органических соединений (крекинг, пиролиз). Иногда применяются также гомогенные катализаторы. Химические реакторы для газовых гетерогенных каталитических реакций в химической литературе часто носят традиционное название контактных аппаратов . [c.65]

В то время как исследования газофазных процессов всегда ведутся динамическими методами, изучение кинетики реакции в жидкой фазе часто проводят в статических реакторах. Статические реакторы для чисто жидкофазных гетерогенно-каталитических процессов не отличаются от обычных лабораторных жидкостных реакторов. Здесь могут быть использованы и колбы с мешалками, и лабораторные аппараты с мешалкой. Катализатор загружается в аппарат в виде растертого порошка. Важно, чтобы было обеспечено хорошее суспендирование катализатора. [c.360]

Кроме вопросов массообмена, при создании реакторов для газофазных гетерогенно-каталитических реакций приходится решать также вопросы теплообмена, которые часто представляют главную технологическую трудность осуществления такого процесса. [c.68]

Вопрос обеспечения хорошего контакта между фазами в реакторах для газофазных каталитических процессов не является главным, так как катализаторы обычно обладают огромной поверхностью, а сопротивление внешней диффузии в газовой фазе чаще всего невелико. Таким образом, хороший контакт между газом и катализатором достигается без особого труда при обычных скоростях газовых потоков в реакционных аппаратах. Правда, на поверхности катализатора возникают значительные диффузионные сопротивления, которые необходимо учитывать, но это относится уже к области расчета реакционных объемов, о чем будет сказано дальше. Следует, однако, иметь в виду, что во многих аппаратах подвод газа к их рабочему сечению осуществляется через относительно небольшие входные отверстия. Если не принять соответствующих мер, это может привести к значительной неравномерности поля скоростей в объеме, заполненном катализатором. Результатом будет неравномерность работы отдельных участков реакционной зоны и, как следствие, выход из оптимального режима, нарушение теплообмена, снижение производительности и общее ухудшение показателей процесса. Для предотвращения этих нежелательных явлений необходимо обеспечить равномерное распределение потока газа по рабочему сечению аппарата, что может быть достигнуто двумя основными способами [c.113]

Реакторы идеального вытеснения применяют для кинетического исследования реакций в потоке, особенно для газофазных процессов, в том числе гетерогенно-каталитических. К условиям идеального вытеснения близки аппараты большой длины и малого диаметра при турбулентном движении газа. Поэтому реактор изготавливают в виде трубки (которую можно заполнять катализатором) или змеевика, имеющих карманы для термопар. Газообразные вещества подают в аппарат из баллонов или газометров, точно регулируя и изменяя скорость их потока. Жидкие вещества вводят при помощи микронасосов или градуированных дозаторов разного типа. Все компоненты смешивают и предварительно испаряют или подогревают до температуры реакции (прежде чем подать в реактор). Поскольку теплопередача от газа к стенке малоинтенсивна, особенно при наличии гетерогенного катализатора, больше значения имеет организация теплообмена, гарантирующая постоянство температуры по длине и диаметру реактора. Этого достигают, помещая реактор в термостат или баню с псевдоожиженным слоем песка, а также при помощи электрообогрева. Для реакций с большим выделением или поглощением тепла целесообразно применять трубки малого диаметра, разбавлять гетерогенный катализатор инертной насадкой и т. д. Ввиду трудностей с теплообменом в этом типе реактора допускается регулирование температуры с пониженной точностью — до 1—2 С. [c.57]

При сопоставлении расчетов, проведенных для газофазного процесса, с результатами каталитических работ необходимо иметь в виду, что при моделировании было принято равномерное дополнительное генерирование метильных радикалов по объему реактора. Каталитическая генерация метальных радикалов на поверхности с учетом последующих процессов диффузии реагентов в условиях быстрой рекомбинации радикалов может приводить к несколько отличным значениям выходов. Кроме того, максимальный выход С2 углеводородов при каталитической ОКМ может достигаться при более низких скоростях эффективной генерации радикалов, чем скорости, полученные при данном способе моделирования, так как в узком приповерхностном слое, в который реальный катализатор поставляет метильные радикалы, вероятность их рекомбинации в этан существенно преобладает над остальными возможными реакциями. [c.303]

Отличительной особенностью гетерогенно-каталитических реакторов является наличие твердого катализатора. Различают реакторы с неподвижным, движущимся и кипящим слоем катализатора. Как те, так и другие реакторы могут быть двухфазными или трехфазными. Двухфазные реакторы разделяются на газофазные и жидкофазные. Процесс при этом протекает соответственно в системе газ — твердое п жидкость — твердое. В трехфазных реакторах процесс обычно происходит в системе газ — жидкость — твердое. [c.10]

Кипящий слой отличается от неподвижного сложностью гидродинамической обстановки, которая приводит к увеличению числа параметров, определяющих выходные показатели работы реактора. Вследствие разницы в скоростях начала взвешивания сопоставление экспериментальных данных для частиц разного размера затруднительно при одинаковых значениях линейной скорости газа. Давление в КС оказывает такое же действие, как и в неподвижном слое, на скорость газофазного каталитического процесса и равновесный состав смеси. Однако с ростом давления снижаются скорости начала взвешивания и уноса, слой становится более однородным. Таким образом, традиционные подходы, применяемые для реакторов с фильтрующим слоем катализатора и заключающиеся в анализе влияния скорости процесса и времени контакта на выход продукта, непригодны для КС. [c.279]

Многообразие процессов, осуществляемых в КС, и сложность гидродинамической обстановки не позволяют разработать единую методику расчета каталитического реактора. Материал данного раздела ориентирован на применение различных двухфазных моделей для расчета широкого круга газофазных каталитических процессов. [c.282]

Полное отсутствие продуктов распада ROO- при окислении н-бутана в стеклянном реакторе позволяет сделать вывод о том, что изомеризация и распад радикалов ROO - в процессах жидкофазного окисления протекает только каталитическим путем на поверхности реактора, тогда как при более высоких температурах в условиях газофазного окисления эти реакции могут идти не только на поверхности, но и в объеме реакционного сосуда. Была поставлена специальная серия опытов, в которых была проверена возможность гомогенного образования в процессе жидкофазного окисления бутана таких продуктов, как ацетон, метиловый и этиловый спирты и др. [c.415]

При изучении механизма реакции продолжения цепей было установлено, что представление Н. Н. Семенова [24] о конкуренции двух реакций перекисного радикала справедливо не только для газофазных реакций, но и для процессов окисления органических соединений в жидкой фазе. Наряду с основной реакцией продолжения цепей в некоторых случаях протекает изомеризация перекисных радикалов, сопровождающаяся разрывом связи С—С. Установлено, что распад радикалов ВО является гетерогенной каталитической реакцией, протекающей на поверхности металлического реактора [89]. [c.39]

Вопросы, рассматриваемые в этой главе, излагаются более подробно и на более высоком уровне в книге Петерсена Анализ химических реакций (см. библиографию, стр. 147). Здесь мы сможем только обсудить простейшие случаи и указать их связь с обш,ей проблемой анализа химических реакторов. В предыдущих главах для описания процесса мы нсио.тхьзовали функцию г (I, Т), которая определяет скорость-реакции в единице объема реактора. Применение этой функции, безусловно, оправдано в случае гомогенного процесса. Однако было бы желательно сохранить тот же способ описания и при расчете гетерогенных процессов, таких, как каталитические газофазные реакции в неподвижном слое таблетированного катализатора. В разделе VI. обсуждаются связанные с этим вопросом трудности и ограничения. Многих затруднений можно избежать, введя понятие об определяющей стадии (раздел VI.2). В последующих разделах будут исследованы некоторые характеристики процессов адсорбции (раздел VI. 2), внешней массопередачн (раздел VI.3) и внутренней диффузии (раздел VI.4). Затем мы постараемся обобщить эти явления (раздел VI.5) и вкратце остановимся на некоторых эффектах, связанных с конечной скоростью теплопередачи (раздел VI.6). Структура главы показана на рис. VI. . [c.119]

Простейшим реактором, в котором создаются указанные условия, является кубик или автоклав, снабженный мешалкой и внутренним устройством для упорядоченной циркуляции смеси внутри аппарата (рис. 36). Подобный реактор используют для жидкофазных или газожпдкостных процессов. Для газофазных процессов применяют аппараты с внешней циркуляцией (рис. 37). Методы исс.1едования кинетики процессов, осуществляемых в описанных реакторах, отпосятся к статическим, так как в систему не поступает свежих порций сырья. Данные методы мало применимы для изучения кинетики процессов переработки нефти, по преимуществу проточных и каталитических. [c.86]

Ниже описана реакционная система проточно-циркуляционного типа , предложенная для высокотемпературного (до 1100 "С) процесса каталитической конверсии метана. Она может быть использована и для других ката.читических газофазных процессов (например, каталитического риформинга) и отличается относительно простой схемой циркуляции газа-разбавителя. Достоинством описываемой системы является также то, чю она изготовлена из кварцевого или другого тугоплавкого стекла (если есть необходимость проводить опыты при повьш1енно. [ давлении, то материалом реактора является легированная ста.ть). [c.89]

В качестве катализатора газофазного процесса применяют АЬОз (Заявка 3016220, ФРГ, 1981), А12О3 с 0,5%-й добавкой РегОз (Заявка 88204, Яп., 1979), смесь АЬОз и 5102 (Заявка 84505, Яп., 1979), природный или синтетический цеолиты (Заявка № 27644, Яп., 1987). Введение в реактор вместе с метанолом кислорода позволяет в 14 раз уменьшить дезактивацию оксида алюминия за счет отложения кокса. Результаты исследования каталитической активности хлоридов металлов (Mg, Са, Ва, Сс1, В1, N1, Си, 2п), нанесенных на АЬОз и активированный уголь, приведены в работе [167], где показано, что по активности и избирательности лучшим является катализатор АЬОз с 30% 2пС1г. Найдено, что указанные катализаторы эффективны и для реакции гидрохлорирования димети-лового эфира. При проведении процесса в жидкой фазе [c.62]