Справочник химика 21

Химия и химическая технология

Статьи Рисунки Таблицы О сайте English

Теплообмен в неподвижном слое катализатора

    Выполнение реактора с насадкой в виде нескольких слоев вместо одного большого слоя обусловливается требованием регулирования температуры посредством теплообмена, а иногда необходимостью улучшить распределение газового потока или уменьшить потери давления. Большинство реакторов с неподвижным слоем снабжено устройством для теплообмена (рис. Х1-17). Широко применяются автотермические процессы, в которых осуществляется теплообмен между исходной и конечной смесями. Комбинации различных способов теплообмена могут быть применены в одном и том же аппарате (см. рис. Х1-8). Еще одним примером реактора с неподвижным слоем катализатора служат реакторы для окисления аммиака (рис. Х1-18). [c.371]


    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]

    Теплообмен между неподвижным слоем катализатора и охлаждающими (или нагревающими) элементами весьма затруднен в виду низкой теплопроводности слоя. Поэтому в ряде процессов теплообменные элементы предпочитают ставить не в слое, а между слоями катализатора, что приводит к громоздкости реактора и трудности в его- Конструировании. В частности, эти трудности имеются при конструировании мощных реакторов для окисления сернистого газа в производстве серной кислоты (см. главу V). При установке теплообменных элементов в неподвижном слое катализатора или расположении катализатора в трубах (рис. 44) невозможно применять эффективные жидкие хладагенты, в частности, холодную воду для отвода тепла из слоя при экзотермическом процессе, так как вследствие плохой [c.105]

    Прочность зерен катализатора должна обеспечивать его эксплуатацию в промышленном реакторе в течение нескольких лет [1, 2, 20]. В неподвижном слое катализатор теряет прочность вследствие изменения температур, эрозии газовым или жидкостным потоком реагентов, давления слоя вышележащих зерен, достигающего в трубчатых и шахтных реакторах высоты 5 м. В реакторах со взвешенным слоем катализатора и с движущимся катализатором под прочностью понимают прежде всего износоустойчивость зерен при ударах и трении их друг о друга, о стенки реактора и теплообменных элементов. [c.60]

    Отметим две модификации реакторов с неподвижным слоем катализатора, к которым применимы развитые ниже методы расчета. Иногда каталитические реакторы с внутренним теплообменом выполняют в виде кожухотрубных теплообменников, но катализатор размещают не в трубках, а в межтрубном пространстве. Так конструируют реакторы для высоких давлений, где важно эффективное использование объема аппарата, в частности реакторы синтеза аммиака и метанола. [c.29]

    Во многих случаях поток из одной секции попадает в другую, не подвергаясь никаким преобразованиям. Такая картина часто наблюдается в многоступенчатых реакторах с мешалкой или псевдоожиженным слоем катализатора, а также в комбинированных реакторах с неподвижным слоем катализатора, состоящих из адиабатических секций и секций с внутренним теплообменом. [c.52]


    Реакторы со сплошным неподвижным слоем катализатора работают в адиабатическом режиме, т. е. отсутствует теплообмен с [c.56]

    Прочность и износоустойчивость зерен катализатора должны обеспечить его эксплуатацию в промышленном реакторе в течение нескольких лет [17, 20, 40]. В неподвижном слое катализатор теряет прочность вследствие изменения температур, эрозии газовым или жидкостным потоком реагентов, давления слоя вышележащих зерен, достигающего в трубчатых и шахтных реакторах высоты 5 м. Прочность на раздавливание катализаторов неподвижного слоя колеблется от 0,7 до И МПа. В реакторах со взвешенным слоем катализатора и с движущимся катализатором под прочностью понимают прежде всего износоустойчивость зерен при ударах и трении их друг о друга, о стенки реактора и теплообменных элементов. Нормы истирания и уноса катализатора в виде пыли из реактора составляют для катализаторов кипящего слоя обычно 1—3 %. [c.53]

    На рис. 3.14 приведена технологическая схема установки двухступенчатого гидрокрекинга с неподвижным слоем катализатора. Смесь сырья с ВСГ нагревается в теплообменни- [c.173]

    Теплообмен в неподвижном слое катализатора [c.406]

    Аппараты, предназначенные для проведения процессов в неподвижном слое катализатора при теплообмене с внешней средой, различаются принципом отвода тепла и конструкцией тепло-обменных устройств. [c.406]

    Температурный режим процесса, проводимого в секционированном кипящем слое, поддерживается путем размещения в каждой секции теплообменных устройств. В отличие от неподвижного слоя катализатора теплообменник помещается внутри кипящего слоя. Регулирование подачи охлаждающего агента обеспечивает поддержание заданной температуры слоя и позволяет осуществлять необходимый режим изменения температуры походу газового потока. [c.426]

    Анализ процессов с частичным теплообменом часто бывает очень сложен. Ведь температура может изменяться не только по длине, но и по поперечному сечению. В результате скорости реакции в разных точках аппарата могут весьма сильно различаться. Особенно велико это различие в аппаратах с неподвижными слоями катализатора. [c.103]

    Реакторы с неподвижным слоем катализатора. Наиболее распространены реакторы с неподвижным слоем катализатора, в которых теплообмен происходит через стенку, отделяющую катализатор и реакционный газ от тепло- или хладоносителя. Такие реакторы в большинстве своем вертикально расположенные кожухотрубчатые теплообменники, в которых катализатором заполняются трубки или межтрубное пространство соответственно теплоноситель движется в межтрубном пространстве или по трубкам. [c.119]

    Особенности контактных аппаратов, находящих наибольщее применение в промышленности, в значительной степени зависят от конструктивного оформления теплообменных устройств и способа отвода или подвода теплоты. Примером служат реакторы с неподвижным слоем катализатора, которые могут быть использованы для проведения почти всех типов каталитических реакций аппараты с периодическим подводом и отводом теплоты аппараты с внешними теплообменниками аппараты с внутренними теплообменниками — полочные (ступенчатый теплообмен) трубчатые (непрерывный теплообмен) комбинированные. [c.487]

    Следует подчеркнуть, что устойчивая работа химического процесса зависит прежде всего от постоянства исходных параметров — количества и состава сырья и температуры. Известны случаи, когда отдельные стадии и даже отдельные химические производства в течение многих суток непрерывно работают без регулирования. Так, например, при постоянных значениях основных параметров (количества газовой смеси, концентрации исходного реагента и температуры) каталитический реактор с неподвижным слоем катализатора может изменить свои показатели в результате заметного снижения активности катализатора, что иногда происходит после длительной работы (в производстве серной кислоты 1—2 года), или же в результате резкого снижения температуры окружающего воздуха (так как при этом изменяется теплообмен с окружающей средой, что влияет на температурный режим процесса). [c.228]

    Колонные реакторы бывают с неподвижным слоем катализатора, с движущимся катализатором (пылевидным или гранулированным), с перемешивающими устройствами или без них. Теплообмен в колонных реакторах осуществляют через рубашку или теплообменные поверхности, располагаемые внутри аппаратов. Реакторы колонного типа отличаются высокой производительностью и применяются часто. [c.216]

    При осуществлении крекинга в неподвижном слое катализатора крекинг и регенерация осуществляются в одном аппарате. Эти операции чередуются часто. Крекинг, регенерация и вспомогательные операции длятся по 10 мин. Крекинг идет с поглощением, а регенерация — с выделением теплоты. Поэтому в аппарате необходимо устанавливать теплообменные поверхности двух видов — для подвода теплоты при крекинге и для отвода теплоты при регенерации. По этим причинам установки с неподвижным слоем являются неэкономичными и развитие получили установки с псевдоожиженным или движущимся слоем катализатора. [c.79]


    Коэффициент теплоотдачи для псевдоожиженного слоя выше, чем для чистого газа, примерно в бО раз, так как твердые частицы при движении около теплообменных поверхностей разрушают ламинарную пленку газа, которая оказывает основное сопротивление передаче теплоты. По сравнению с неподвижным слоем коэффициент теплоотдачи к псевдоожиженному слою примерно в 10 раз выше, чем коэффициент теплоотдачи к газу, движущемуся через неподвижный слой катализатора. [c.83]

    Окислительное хлорирование 1,2-дихлорэтана осуществляется в кожухотрубных теплообменных аппаратах 2 с неподвижным слоем катализатора при температуре 370—400 °С и давлении до 0,5 МПа. В качестве хлорирующего агента используют хлорид водорода, как самостоятельно полученный, так и от реакционных газов прямого хлорирования, а также хлорид водорода со стадии солевого стриппинга соляной кислоты. Окислителем служит кислород. [c.152]

    К аппаратуре для контактно-каталитических и термических процессов в газовой фазе относят аппараты для процессов каталитического окисления, гидрирования, хлорирования и ряда других газовых реакций, идущих в присутствии катализатора. Контактные аппараты делят на аппараты с неподвижным и движущимся слоем катализатора. Аппараты с неподвижным слоем, в свою оче-ред >, подразделяются на адиабатные н аппараты с теплообменом. [c.202]

    В аппаратах кипящего слоя при перемешивании зерен эффективная теплопроводность слоя катализатора в сотни раз больше, чем неподвижного, и температурный режим близок к изотермическому. Если в кипящем слое нет теплообменных элементов, то при хорошей тепловой изоляции, он является одновременно изотермическим и адиабатическим, и (к можно определить по одной из формул (II. 48) —(II. 53). [c.50]

    Организация процесса в аппарате. Почти всегда один и тот же процесс возможно провести разными способами теплообмен и контакт фаз — противотоком или прямотоком, гетерогенно-каталитическую реакцию — в неподвижном или движущемся слое катализатора, разделение жидкостей — ректификацией или дистилляцией и так далее. Переход на цеолитный катализатор гидрокрекинга углеводородов был сделан одновременно с новой организацией процесса во взвешенном слое в виде восходящего потока катализатора. Традиционный пример сокращения затрат на теплообменнике - использование противотока теплоносителей. [c.319]

    Движущийся зернистый слой практически свободен от затруднений, возникающих при использовании неподвижного катализатора с малой продолжительностью периода постоянной активности. Однако остальные особенности, присущие неподвижному слою (ограниченная возможность использования внутренней поверхности зерен, неблагоприятные условия для теплообмена внутри слоя и на границе между слоем катализатора и теплообменной поверхностью), полностью сохраняются в движущемся слое катализатора. [c.414]

    Мы рассмотрим задачу управления процессом в реакторе с псевдоожиженным слоем катализатора в окрестности неустой чивого стационарного режима, исследуем устойчивость распределенной системы без управления и с введенным с помощью обратной связи управлением. Аппроксимация распределенной модели проводится с помощью метода ортогональных коллокаций. Величина воздействия обратной связи определяется методом модального управления путем сдвига нескольких собственных значений соответствующей задачи в левую полуплоскость, чтобы сделать выбранный стационарный режим устойчивым. Аналогичный подход для управления раснределенпыми системами использован в [5] для реактора с неподвижным слоем катализатора с охлаждающей рубашкой и одинаковой температурой хладоагента ио длине реактора, где рассматривалась квазигомогенная модель, состоящая из системы уравнений параболического типа. В [6] нами дано управление процессом в реакторе с псевдоожи-женпым слоем катализатора. Управление процессом в трубчатом реакторе с нротпвоточным внутренним теплообменом нриведе-ио в [7]. [c.116]

    Общие принципы. Математические модели сложных объектов, построенные на основе системного подхода, всегда иерархич-ны. Верхним, шестым уровнем модели реактора с неподвижным слоем катализатора является математическое описание химического цеха или агрегата, рассматриваемого как система большого масштаба. Эта система состоит из значительного числа взаимосвязанных процессов, реализуемых в различных аппаратах. Математическая модель процессов в реакторе (пятый уровень — модель контактного аппарата) входит как составная часть в математическую модель агрегата в целом. Несмотря на большое многообразие схем контактных аппаратов, есть в них одна общая часть — слой катализатора (четвертый уровень), математическое описание которого входит как основная часть в модель реактора. Другие составные части модели представляют собою различные теплообменные устройства, котлы-утилизаторы, смесители, распределители. При создании математической модели реактора учитывают взаимное расположение слоев катализатора, наличие рецикла вещества и (или) тепла внутри контактного отделения. [c.66]

    Как показано в разделе 4.1, в неподвижном слое катализатора, работающем с периодическим изменением направления подачи реакционной смеси, может установиться температурный режим, при котором разность Гтах Тщ мбжду макйимальной температурой в слое и начальной температурой свежей смеси намного превосходит величину адиабатического разогрева смеси при полной (или равновесной) степени превращения. Это происходит из-за того, что тепло реакции выделяется главным образом в зоне высоких температур, а периодические переключения направления движения газа как бы запирают эту зону внутри слоя. Предложенный нестационарный способ по сравнению с традиционными стационарными дает возможность создания оптимальных условий для осуществления обратимых экзотермических реакций в одном слое катализатора без сооружения промежуточных теплообменных устройств. Кроме того, этим способом можно перерабатывать слабокопцентрированные газы без их предварительного подогрева. [c.106]

    Реакция окисления ЗОа протекает с большим выделением тепла, которое необходимо отводить в процессе реакции. Отвод тепла можно осуществлять как непосредственно из слоя катализатора в контактных аппаратах с внутренним теплообменом, так и между слоями катализатора в многослойных контактных аппаратах. Для улучшения условий теплоотвода возможно применение псевдоожижениых слоев катализатора. В настоящей время наиболее широко применяются неподвижные слои катализатора. Большинство используемых в настоящее время контактных аппаратов для окисления 302 являются многослойными, с адиабатическими слоями катализатора и с отводом тепла между слоями. Однако возможен отвод тепла и непосредственно из слоя катализатора, например в трубчатых аппаратах. Математическая модель такого контактного аппарата с внутренним теплоотводом описывается следующей системой уравнений (для слоя идеального вытеснения)  [c.76]

    Тепловой расчет выполняют по методике, описанной в расчете аппаратов с неподвижными слоями катализатора. Коэффициент теплоотдачи от взвешенного слоя к теплообменной поверхности в среднем в 10 раз выше, чем от неподвижного слоя. Поскольку для условий кипящего слоя применимы водяные холодильники, величина теплообменной поверхности может быть снижена в 10 раз по срав 1е-нию с газовыми теплообменниками. [c.253]

    Кроме трубчатых, возможны и некоторые другие конструкции аппаратов с неподвижным слоем катализатора и теплообменом в зоне реакции. Иногда применяются так называемые пластинчатые аппараты, в последних катализатор находится между параллельными пластинами, противоположные стороны которых омываются теплоносителем. К такого типа аппаратам принадлежат так называемые контактные печи Грум-Гржимай-ло, широко применяемые в производстве синтетического каучука по Лебедеву. Теплоносителем в них служат топочные газы. В пластинчатых аппаратах, однако, отношение поверхности теплообмена к объему катализатора меньше, чем в трубчатых, а это ведет к снижению эффективности теплообмена. По этой же причине не рекомендуется применять трубчатые реакторы с катализатором в межтрубном пространстве. Наряду с названными применяют и другие аппараты с теплообменом в зоне реакции, но они конструктивно не менее сложны, чем трубчатые, и в большинстве случаев не обеспечивают улучшения теплового режима процесса. [c.170]

    Аппарат с промежуточным теплообменом с неподвижным слоем катализатора применим для обратимых процессов, при отношении величины адиабатического разогрева к температурному интервалу работы катализатора меньше трех, для необратимых процессов при использовании промежуточного теплоотвода в тйплообменниках с посторонним теплоносителем и при полной степе-НИ Превращения исходных веществ, гйри создании агрегатов большей мощности. [c.31]

    Теплообмен между неподвижным слоем катализатора и охлаждающими (или нагревающими) элементами весьма затруднен ввиду низкой теплопроводности слоя. Поэтому в ряде процессов (например, в производстве серной кислоты см. главу III) теплообменные элементы предпочитают помещать не в слое, а между слоями катализатора. Что приводит к громоздкости реактора и трудности в его конструировании. При установке теплообменных элементов в неподвижном слое катализатора или расположения катализатора в трубах (см. рис. 11.7) невозможно применять эффективные жидкие хладагенты, в частности, холодную воду для отвода теплоты из слоя нри экзотермическом процессе, так как вследствие плохой теплопроводности слоя происходит переохлаждение катализатора у теплообменной поверхности ниже температуры зажигания. Кроме того, во многих процессах органической технологии, в производстве водорода, при окислении 80 2 и в других процессах в газовой фазе присутствуют легкоконденсиру-ющиеся компоненты, которые могут смачивать холодные теплообменные поверхности и разрушать прилегающий к ним катализатор. [c.113]

    По типу внутреннего теплообмена различают полочные и трубчатые реакторы. В полочных реакторах теплообменные трубы, рубашки и другие элементы располагаются во взвешенном слое катализатора и теплоноситель протекает внутри теплообменпых элементов. В трубчатых реакторах кипящий слой катализатора находится в вертикальных трубах, которые снаружи омываются тепловым агентом аналогично трубчатому реактору с неподвижным катализатором (рис. 44, б). [c.110]

    В ряде процессов, напр, каталитических в неподвижном слое дисперсного катализатора, важную роль играет интенсивность отвода (подвода) теплоты хим. превращения от внутр. участков слоя к его периферии, теплоотвода от слоя к теплообменной пов-сти реактора и Т. между фильтрующимися через слой потоком реагентов и пов-стью частиц. При незначит. скорости фильтрации коэффициенты эффективной (реальной) продольной и поперечной теплопроводности слоя X, приблизительно одинаковы. По мере увеличения скорости фильтрации сплошной фазы теплопроводность в направлении движения возрастает значительно быстрее и может превысить Х, в поперечном направлении в неск. раз. Значения Х3 находят опытным путем, как и коэф. теплоотдачи от всей массы слоя к теплообменным пов-стям (стенкам аппарата). Интенсивность межфазного Т. в неподвижном слое м.б. определена по соотношениям типа (10) с др. значениями коэффициентов. Аналогичные процессы Т. происходят в аппаратах с движухцимися слоями материалов, предназначенных для непрерывного контакта фильтрующегося потока с дисперсным материалом. [c.529]

    Изотермичность КСК является результатом его чрезвычайно высокой теплопроводности, в тысячи раз превышающей теплопроводность неподвижного слоя (см. гл. 2), а теплопроводность обусловлена перемешиванием твердых частиц (см. гл. 1). Вследствие высокой теплопроводности КСК в него можно устанавливать трубы парового котла или водяные холодильники, что недопустимо в условиях неподвижного слоя, так как приводит к переохлаждению прилегающих к трубам зерен катализатора и последующему затуханию реактора. Коэффициенты теплоотдачи от КСК к теплообменной поверхности могут быть в 10—20 раз выше, чем от неподвижного слоя или от газового потока, в результате сильно уменьшаются поверхности теплообменников в КСК Вследствие высокой теплопроводности КСК и благодаря применению мелкозернистого катализатора снимаются локальные перегревы и переохлаждения зерен, свойственные неподвижному слою. В неподвижном слое нерационально применять катализатор с размером зерен (таблеток) менее 4—5 мм из-за резкого возрастания гидравлического сопротивления АРс. В результате наблюдается внутридиф-фузионное торможение в порах зерен катализатора, и степень использования внутренней поверхности зерен в ряде каталитических процессов составляет 0,5 и ниже. В КСК АРс не зависит от размера зерна, поэтому целесообразно применять зерна такого размера, при котором достигается максимальная степень превращения. [c.262]


Смотреть страницы где упоминается термин Теплообмен в неподвижном слое катализатора: [c.283]    [c.55]    [c.100]    [c.350]    [c.144]    [c.116]    [c.329]   
Смотреть главы в:

Введение в технологию основного органического синтеза -> Теплообмен в неподвижном слое катализатора




ПОИСК





Смотрите так же термины и статьи:

Неподвижный слой катализатора

Теплообмен, реакторы с неподвижным слоем катализатора

слое катализатора



© 2025 chem21.info Реклама на сайте