Трубчатые реакторы с рециркуляцией

Рис. 13-30. Изменение концентрации в изотермическом трубчатом реакторе с рециркуляцией.

Описание процесса (рис. 103). Хлорирование метана — экзотермическая реакция, которая проводится в трубчатом реакторе, работающем в адиабатическом режиме. Температуру реакции поддерживают в пределах 315—430°С рециркуляцией четыреххлористого углерода или смеси его с избытком низших хлорированных углеводородов. Метан вводят в реактор в одной точке, а хлор и разбавитель вводятся в нескольких точках по мере расходования его для повышения полноты протекания или для регулирования температуры реакции. Состав продуктов реакции зависит от суммарного отношения хлор метан. При молярном отношении хлор метан до 2 1 образуются в основном хлорметил, дихлорметан и хлороформ при молярном отношении от 2 1 до 4 1 — главным образом хлороформ и четыреххлористый углерод. [c.206]

Процесс дина-крекинг (фирма Хайдрокарбон рисёрч ) позволяет перерабатывать разнообразное остаточное сырье с высокой коксуемостью и большим содержанием металлов, азота н серы. В этом процессе (испытан на пилотной установке, строится полупромышленная установка мощностью 250 тыс. т/год) горячее сырье вводят в верхнюю часть вертикального трубчатого реактора, где оно крекируется в кипящем слое инертного теплоносителя (товарный адсорбент) в присутствии водородсодержащего газа. Образующиеся дистиллятные продукты частично или полностью могут быть направлены на рециркуляцию (табл. V. 13). Выделяющийся кокс осаждается на частичках носителя, которые непрерывно опускаются вниз, и, пройдя отпарную зону, поступают в нижнюю часть реактора. В ней происходит газификация кокса парокислородной смесью с образованием водородсодержащего газа, поток которого поднимается вверх. При этом, двигаясь через- отпарную зону, газ отпаривает с поверхности носителя адсорбированные углеводороды, а затем поступает в верхнюю часть реактора, поставляя необходимый для реакции водород. Частички носителя после выжига кокса в зоне газификации через транспортную трубу, расположенную в центре реактора, пневмотранспортом (паром или топливным газом, образующимся в процессе) подают в зону реакции. Состав продуктов процесса дина-крекинг зависит от количества рисайкла (табл. V. 14) и температуры в зонах гидрокрекинга (табл. V. 15) и газификации. В зависимости от набора продуктов температуру в зоне гидрокрекинга изменяют от 496 (почти полностью жидкие продукты) до 760 °С (преимущественно газ ), а в зоне газификации — от 927 до 1038 С. [c.123]

В работающем с рециркуляцией реакторе, таким образом, выход ниже, чем в идеальном трубчатом реакторе (полного вытеснения), и выше, чем в реакторе полного смешения. На рис. 13-29 скорость реакции представлена в виде функции концентрации, а также показаны концентрации на выходе из реактора полного вытеснения (с ) и реактора полного смешения (с о). Выходная концентрация реагирующего компонента при конечном отношении рециркуляции может быть найдена путем линейной интерполяции, если соответствующий [c.286]

Невысокое содержание кислорода в отработанных газах окисления при содержании жидкости в реакционной смеси более 8,0% (масс.) свидетельствует о хорошем использовании кислорода воздуха в реакциях окисления. Приме рно такое же содержание жидкости в реакционной смеси, обеспечивающее удовлетворительную работу реактора, отмечено и в других исследованиях [71, 72. Таким образом, рециркуляция необходима для удовлетворительной работы трубчатого реактора. [c.53]

Особенностью производства битумов в трубчатом реакторе является протекание стадии собственно окисления в режиме, близком к идеальному вытеснению (хотя в целом трубчатый реактор, работающий с рециркуляцией, соответствует более сложной модели и при значительных коэффициентах рециркуляции приближается по характеру структуры потоков жидкости к реактору идеального смешения). В этом случае для обеспечения приемлемой скорости реакции необходимо уже на вход в реактор подавать нагретые реагенты. В дальнейшем же во избежание перегрева реакционной смеси ее необходимо охлаждать. Таким образом, вначале требуются затраты энергии на нагрев сырья в трубчатой печи, а затем — на охлаждение реагирующих фаз потоком вентиляторного воздуха [72]. При использовании легкого сырья или при сравнительно глубоком окислении (до строительных битумов) нагрев сырья в трубчатой печи можно заменить нагревом в теплообменниках битум — сырье [54, 73]. Средняя температура в реакторе должна быть не ниже 265 °С, иначе реакция окисления резко замедляется [71]. [c.53]

Однако возможность производства высокопластичных битумов, вероятно, не связана с особенностями работы, присущими только трубчатому реактору (краткое время пребывания реагентов в зоне реакции при значительной рециркуляции жидкой фазы). Можно предположить, что получение высокопластичных битумов связано с тем, что процесс осуществляется при повышенном давлении, поскольку известно [11, 60], что при проведении процесса под давлением, примерно соответствующим давлению в трубчатых реакторах, высокопластичные битумы получаются и в других окислительных аппаратах. Так, при окислении в колонне гудрона с температурой размягчения 38 °С повышение давления с 0,2 до 0,4 МПа приводит к увеличению температуры размягчения битума с пенетрацией 42-0,1 мм с 60 до 65 °С [97]. Но это требует дополнительного изучения, причем следует учитывать, что обычно высокопластичные битумы получают из более легкого сырья, т. е. потеря некоторой части дистиллятных фракций предпочтительнее дополнительных затрат, связанных с окислением при повышенном давлении. [c.71]

Для снижения расхода энергии на перекачивание следует заменить окисление в трубчатых реакторах, характеризующееся необходимостью 5—7-кратной рециркуляции окисляемого сырья при помощи насоса, окислением в колоннах. При этом в случае производства строительных битумов нужно предусмотреть мероприятия, обеспечивающие прежний уровень использования кислорода воздуха и, следовательно, энергетических затрат на сжатый воздух (повышение температуры окисления, увеличение высоты уровня жидкости в колонне, предварительное смешение сырья с воздухом [184] или использование описанной выше схемы окисления БашНИИ НП), Кроме того, целесообразно шире использовать центробежные насосы с электроприводом. [c.123]

Окисление в трубчатом реакторе требует более высоких энергетических затрат, особенно пара (вследствие необходимости рециркуляции) и топлива (из-за необходимости нагрева сырья). К преимуществам трубчатого реактора можно отнести возможность производства более пластичных битумов при одинаковой пенетрации при 25 °С битумы, полученные в трубчатом реакторе, обладают более высокой температурой размягчения и меньшей дуктильностью но сравнению с окисленными в колонне — что реализуется при окислении легкого сырья до строительных битумов. Одиако производство высокопластичных битумов возлюжно и в колонне при окислении под давлением, примерно соответствующим давлению в трубчатых реакторах, или при использовании более легкого сырья. На практике применяют второй вариант. [c.292]

Предел п-—>-0 сводит реактор с рециркуляцией к трубчатому реактору, который обсуждался ранее. Теперь рассмотрим конструкции безградиентных реакторов. [c.74]

Однако опыт Полоцкого и Киришского заводов показал, что нет заметной разницы в свойствах битумов, полученных в трубчатых реакторах и в колоннах [5,6]. Позже было отмечено [1 ], что разница в свойствах битумов проявляется лишь при сравнительно глубоком окислении, то есть при окислении, например, легких гудронов до строительных битумов. На практике это не имело большого значения. В то же время недостатки процесса окисления в трубчатых реакторах высокие энергозатраты (на рециркуляцию битума, на сжатие воздуха до более высоких давлений, на нагрев сырья и охлаждение реактора), закоксовывание испарителей и реакторов, более сложная регулировка - становились все очевиднее. [c.43]

Применение трубчатых реакторов, охлаждаемых водой, позволяет вести процесс при наиболее желательной температуре и без рециркуляции части сырья даже при повышенном содержании. алкенов. [c.272]

Рис. П-23. Трубчатый реактор Рис. П-24. Кратность рециркуляцпп с рециркуляцией непревращенного (1) и объем реактора (2, 3) для обра-реагента А. тимой реакции первого порядка в ре-

Технологическая схема получения битума в трубчатом змеевике более сложная. Гудрон печным насосом прокачивается через трубчатый подогреватель, затем направляется в буферную емкость. Из буферной емкости гудрон забирается сырьевым насосом и подается на смешение с рециркулятом и воздухом. Смесь поступает в трубчатый реактор, где происходит окисление. Избыточное тепло реакции снимается вентиляцией поверхности змеевика. Из трубчатого реактора битум и газы окисления поступают в испаритель, где происходит отделение жидкой фазы от газообразной. Битум из испарителя забирается циркуляционным насосом и подается на рециркуляцию. Балансовый избыток от- [c.33]

Глубина использования кислорода увеличивается при увеличении содержания жидкости в реакционной смеси, что обеспечивается рециркуляцией части продукта, подаваемого из испарителя 4 насосом на вход в реактор. При температуре 270-280 °С и содержании жидких веществ в реакционной смеси не менее 8 об. % содержание кислорода в газах окисления обычно не превышает 3-А об. %. В табл. 29П приведены данные, характеризующие работу трубчатого реактора с трубой диаметром 200 мм (общая длина 325 м), работающим на гудроне с условной вязкостью 29 с. [c.738]

Рис. АА. Типы реакционных узлов для хлорпдринироваиия а — ба )ботажная колонна с обратным конденсат >ром б — реакционный узел с раздельными получением гипохлорита и хлор-гидрнпцрованием в трубчатом реакторе с рециркуляцией.

Коэффициент рециркуляции определяется качеством окисляемого сырья и получаемого битума (методика расчета коэффициента рециркуляции приводится ниже, в описании конструкции трубчатого реактора). Рециркуляция окисленного битума применяется и в олшслйте льных колоннах, ее влияние на качество битума такое же, как и в трубчатом реакторе. Кроме того, в окислительных колоннах с помощью подачи охлажденного рецикла осуществляется съем избыточного тепла реакции. [c.62]

При расчете учитывались все особенности работы каждого аппарата степень использования кислорода воздуха, необходимость разбавления газов окисления ( при производстве строительных битумов в колонне), потребность в рециркуляции (при производстве битумов в трубчатом реакторе), потребность в воде для охлаждения кдлонн и в воздухе для охлаждения трубчатых реакторов, необходимость применения компрессоров с повышенным давлением на линии нагнетания для подачи воздуха в трубчатые реакторы и т. д. Число окислительных аппаратов рассчитано с учетом фактической их производительности по промышленным и опытно-промышленным данным. По числу окислительных аппаратов, определено количество необходимого вспомогательного оборудования (насосов, вентиляторов) и расходные показатели (расход пара на привод насосов, электроэнергии на привод компрессоров и вентиляторов, воды на охлаждение насосов и компрессоров). Потребность в воздухе для окисления определена по известным удельным расходам воздуха на производство дорожных и строительных биту.мов [81] с учетом использования кислорода воздуха. [c.70]

Результаты расчета представлены в табл. 9. Как видно, по всем показателям колонны предпочтительнее трубчатых реакторов. Особенно большая разница в затратах топлива и пара, что объясняется необходимостью подогрева сырья в печи и рециркуляции битума в случае использования трубчатых реакторов. Трубчатый реактор с трубой диаметром 200 мм характеризуется меньшими энергетическими затратами по срав- [c.70]

Результаты решения уравнений (У-69—У-71) при определенных значениях параметров 7 = 1,5 20 и / = 0,7 и 1 при <21 = 10 представлены на рис. У-9 [47]. Как следует из рисунка, при кинетических параметрах а Ъ>а.2 трубчатый реактор с рециклом, отбираемым из средней зоны реактора (/ = 0,7), дает больший выход целевого продукта В, чем реактор с рециклом, отбирае-мым на выходе из реактора (/=1), причем с увеличением коэффициента рециркуляции максимальный выход Свтах возрастает. [c.130]

Рассмотрим в качестве примера обратимую реакцию А Р, проводимую в трубчатом реакторе (рис. П-23). Поток, выходящи п реактора, направляется на разделение (наиример, в днстнлляцион-ную колонну), где А п Р почти полностью разделяются. Пусть Ф — массовая скорость нодачи сырья, состоящего только из А = 1) степень превращения А Ф — массовый поток, направляемый на рециркуляцию. [c.76]

Теория оптимального температурного профиля применялась различными авторами. Голдербэнк рассчитал, что при оптимальном температурном профиле из 30з можно получить 54 т сутки Н ЗО на тонну катализатора при том же превращении эта величина составляет 11,4 т для чрезвычайно охлажденного слоя катализатора и 3,4 т — для двухстадийного адиабатического трубчатого реактора с промежуточным охлаждением. В работе, посвященной тому же вопросу, Марс и ван Кревелен показали, что производительность промышленных реакторов для каталитического окисления 80. может быть увеличена. Ван Хеерден и Аннабле опубликовали работу по синтезу N11 . Последний сравнил оптимальный температурный профиль с температурным профилем действующей установки они сильно отличались, а степени превращения составляли соответственно 22 и 19,2%. По-видимому, можно существенно увеличить превращение и прибыль путем снижения рециркуляции непревращенного материала (см. работу Вестертерпа ). [c.210]

Если реакционный поток характеризз ется большим числом переменных, то число расчетов, необходимое для поиска оптимума, может оказаться очень большим. Однако, как показал Арис метод динамического программирования чрезвычайно удобен при использовании счетных машин. Стори отметил, что описанной процедурой можно пользоваться д.ля исследования последовательности реакторов (каскад или идеальный трубчатый реактор), но не для реакционных устройств с рециркуляцией продукта илп сырья. [c.220]

Эдии из методов проведения реакции состоит в применении про-точ 50-циркуляционной установки (рис. 107,а), когда выделяющееся гепло снимают в трубчатом реакторе за счет охлаждения его водой. Реакционную смесь по выходе из реактора частично отводят на дальнейшую переработку, но основное количество направляют на рециркуляцию добавляют кислоту-катализатор и в насосе смеши зают с исходным гидропероксидом. При такой системе время ко1 такта лимитируется теплоотводом и является завышенным. Кроме того, рециркуляция смеси ведет к повышенному выходу поГ Очных веществ. Так, на 1 т фенола получается 100—150 кг отводов, в том числе 15—20 кг а-метилстирола, 40—50 кг димера и 1 мол, 5—10 кг ацетофенона, 30 кг кумилфенола и т. д. Хотя оксида мезитила образуется немного, но он существенно затрудняет очистку фенола. [c.373]

Иа рис. 6 эффективность реактора с рециркуляцией рассчитана двумя разными способами. Интегрирование в пределах внутренних граничных условий справедливо для любого значения и, а усреднение оправданно только при достаточно больших значениях п. Иа рис. 7 показаны два предельных случая реактора с реннркуляцней — трубчатый реактор идеального вытеснения и реактор идеального смешения, в которых п стремится к нулю или к бесконечности соответственно. [c.72]

Термический гидрокрекинг ( Дина-крекинг ). Процесс термического крекинга в присутствии водорода позволяет увеличить выход светлых нефтепродуктов и одновременно понизить содержание в них серы. Этот процесс, предложенный фирмой Хаидрокарбонрисёрч [228], обеспечивает переработку разнообразного остаточного сырья с высокой коксуемостью и большим содержанием металлов, азота и серы. В процессе горячее сырье вводится в верхнюю часть вертикального трубчатого реактора и подвергается преврашению в кипяшем слое инертного теплоносителя в присутствии водородсодержащего газа. Образующиеся дистиллятные продукты частично или полностью могут быть направлены на рециркуляцию. Выделяющийся кокс осаждается на частичках носителя, которые непрерывно опускаются вниз и, пройдя отпарную зону, поступают в нижнюю часть реактора. В ней происходит газификация кокса парокислородной смесью с образованием водородсодержащего газа, поток которого поднимается вверх. При этом, двигаясь через отпарную зону, газ отпаривает с поверхности носителя адсорбированные углеводороды затем он поступает в верхнюю часть реактора, поставляя необходимый для реакции водород. Частички носителя после выжига кокса в зоне газификации подаются через транспортную трубу в зону реакции, расположенную в центре реактора. [c.215]

Для npoiietx a пригоден газ с отношением СО от 1 1, 2 до I 2. Спптез обычно проводили в трубчатых реакторах в одну ступень, без рециркуляции газа. Однако при рециркуляции (коэффициент 2—5) показатели сиитеза улучгпались. Рабочая температура процесса зависела от принятого давления, например средняя температура синтеза 210 С при Ю ат и 190 "С при 30 ат.. Объемгшя скорость по свежему газу поддерживалась в пределах 100—500 ч а обычно составляла 100 - 150 ч . Степень превращения окиси углерода порядка 90% достигалась только при двухступенчатом синтезе. [c.243]

Установленные закономерности влияния способа окисления на состав и свойства компонентов следует объяснять различными условиями проведения процессов. Процесс непрерывного окисления в трубчатом реакторе отличается от периодического окисления в к бах высокоразвитой поверхностью контакта реагирующих фаз, малым временем пребывания сырья в зоне реакции и интенсивным перемешиванием окисляемого сырья вследствие проведения процесса в пенном режиме. Кроме того, при нёпргрывном окислении осуществляется рециркуляция окисленного битума, благодаря чему в реакторе происходит компаундирование свежих порций гудрона с окисленным битумом. Вероятно, в этих условиях значительно ускоряются реакции окислительной поликонденсации наиболее высокомолекулярных. [c.62]

В последние годы стали применять новый, непрерывный процесс окисления (предложенный инженером И. В. Провинтеевым), который заключается в получении битума при циркуляции битумно-воздушной смеси через трубчатый реактор [1]. Такие установки небольшой производительности сооружены на ряде толе-рубероид-ных заводов Советского Союза (в Куйбышеве, Одессе и др.). Простое перенесение подобных установок в нефтяную промышленность для больших производительностей нецелесообразно, так как большой коэффициент рециркуляции битума в системе связан с необходимостью громоздкого аппаратурного оформления и с большими эксплуатационными затратами. [c.126]

Термическая стабильность. Высокоэкзотермнчную реакцию метанирования можно проводить двумя принципиально разными способами. По одному низкую температуру реакции поддерживают посредством рециркуляции продукционного газа и использования трубчатых реакторов или посредством жидкого теплоносителя. Высокая термостабильность катализаторов не является главным требованием в таких системах. По другому способу реактор может работать адиабатично при температуре, зависящей от максимальной степени превращения. В таких условиях тепло реакции можно использовать в форме пара высоких параметров, что улучшает общий энергетический КПД. В процессе, предложенном Р. М. Персонс Компани, используют серию метанирующих реакторов, работающих при последовательно понижающихся температурах [15]. Первичные реакторы (температура газа на выходе 770°С) производят 40— 50% метана. Конечные реакторы конвертируют остаточный оксид углерода при значительно более низких температурах. Для этого процесса требуются катализаторы исключительно высокой термостабильности. Катализатор в начальных реакторах может быть менее активным и менее чувствительным к отравлению серой, поскольку при высоких температурах сульфиды, находящиеся как в объеме, так и на поверхности, обладают значительно меньшей стабильностью. [c.235]

Характерные черты инженерных разработок. Для определения путей технологического оформления процессов при высокой экзотермичности метанирования и равновесных ограничениях, накладываемых на процесс при повышенных температурах, были проведены многие исследования, которые привели к принятию необычных инженерных решений. Так, рециркуляция горячего и холодного продукционного газа была исследована методом ограничения максимальной адиабатической температуры реакции в реакторах как с неподвижным, так и с кипящим слоем. Рециркуляция больших объемов газа является причиной значительного увеличения давления в слое катализатора и приводит к необходимости использования трубчатых реакторов метанирования. В качестве катализатора использовали никелевый сплав Ренея, нанесенный методом плазменного напыления на стенки труб. Эти катализаторы показывают очень хорошую активность, но имеют ряд недостатков, характерных для никелевых катализаторов плохую термостабильность и низкую стойкость к отравлению серой [30]. Термостабильности до некоторой степени способствует хорошая теплопроводность [c.239]

Как показали работы битумной лаборатории БашНИИНП, дорожный битум, вырабатываемый заводом, не соответствует требованиям ГОСТ 1544—52 на показатель глубины проникания иглы при 0°С, прочность и сцепление с мрамором. С учетом опыта работы Краснодарского нефтеперерабатывающего завода и рекомендаций БашНИИНП на заводе разработан проект расширения битумной установки, предусматривающий строительство двух блоков непрерывного окисления гудрона в трубчатых реакторах. Непрерывный процесс производства битума обеспечит стабильность качества битума с одновременным компаундированием за счет рециркуляции готового продукта. [c.55]

Использование рассмотренных аппаратов в непрерывных процессах малоперспективно ввиду низких скоростей тепло- и массообмена и необходимой в связи с этим многократной рециркуляции продукта. Для обработки компонентов в потоке более эффективны зиеевиковые трубчатые реакторы, струйные и турбинные смесители. [c.34]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология