Каталитические реакторы проектирование

П ри проектировании каталитических реакторов необходимы различные исходные данные. [c.138]

Хотя химические процессы, протекающие в контактных реакторах, охватывают основные крупные отрасли химической промышленности, с точки зрения проектирования они относятся к сравнительно узкому разделу гетерогенных каталитических процессов. В большинстве контактных реакторов непрерывного действия используется неподвижный, движущийся или псевдоожиженный слой. Наиболее часто встречающиеся реакторы с неподвижным слоем состоят обычно из ряда длинных параллельных труб. [c.132]

ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ КАТАЛИТИЧЕСКИХ РЕАКТОРОВ [c.624]

Несмотря на богатый накопленный опыт в проектировании установок Клауса, в сущности очень трудно поддерживать процесс на полном уровне конверсии в промышленных условиях. К тому же органы по защите окружающей среды во многих частях мира установили такие пределы выбросов в атмосферу, что уже нельзя эксплуатировать установки ниже стандартного уровня. Частично эта проблема возникает в связи с тем, что химические реакции в процессе только равновесные и не заверщаются полностью. Отклонение в пропорциях воздуха и сероводорода от номинальных значений нарушает баланс между сероводородом и диоксидом серы, из-за чего один из этих газов в избыточном количестве проходит через установку неизмененным. В любом случае это ведет к увеличению выбросов 502, так как отходящий газ всегда дожигается с целью разложения сероводорода. Колебания температуры в каталитических реакторах также ведут к снижению конверсии установок Клауса. Присутствующие в кислом газе углеводороды при [c.93]

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ГЕТЕРОГЕННО-КАТАЛИТИЧЕСКИХ РЕАКТОРОВ С ПОМОЩЬЮ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ [c.255]

При проектировании каталитических реакторов необходимо обеспечивать хорошую подвижность ( текучесть ) катализатора, развитие процесса с наименьшими изменениями температуры (изо-термичность), а также необходимое для развития реакции время (получение определенного продукта). [c.310]

В общем случае, для строгого и обоснованного расчета каталитического реактора прежде всего необходимо располагать всеми данными, характеризующими скорость химического превращения, теплопередачи и массообмена, а также влияние гидродинамических условий проведения процесса затем составить и решить соответствующие уравнения материальных и тепловых балансов, кинетики, гидродинамики, диффузии и теплопередачи. При этом для решения системы указанных уравнений используют электронные вычислительные машины. При проектировании многих реакторов до последнего времени преимущественно используются методы приближенного расчета. Это наиболее характерно для реакторов с кипящими слоями катализатора, в которых кинетическая картина процесса очень сложна, изучена еще недостаточно и их расчет, в значительной степени, базируется на весьма немногочисленных экспериментальных данных, полученных из имеющегося опыта промышленной эксплуатации. [c.253]

Исследование режимов работы реакторов. МТЧ нашли применение для анализа устойчивости каталитических реакторов с различными тепловыми обратными связями [62, 63, 117, 118], при проектировании реакторов с учетом чувствительности. Так, в работе [118] чувствительность используется в качестве критерия для выбора структуры аппарата. Следует отметить работы [119, 120], в которых исследуются разные вопросы устойчивости и чувствительности реакторов. [c.202]

При втором методе для математического описания используют эмпирические (формальные) математические зависимости. Было показано что теория подобия не применима к процессам, протекающим в химических реакторах. Отсюда формальные эмпирические соотношения, выведенные для лабораторных установок, нельзя использовать для расчета промышленных реакторов. Таким образом, второй метод мало применим к задаче оптимизации каталитического реактора при проектировании. [c.22]

В первых отечественных установках каталитического риформинга применялись реакторы с аксиальным вводом сырья. Однако в последующие годы, учитывая ряд преимуществ реакторов с радиальным движением, — лучшее распределение газосырьевого потока по сечению аппарата, меньшее гидравлическое сопротивление потоку при прохождении через слой катализатора, при проектировании новых и реконструкции действующих установок в основном используют реакторы с радиальным вводом сырья. При этом реакторы с радиальным движением потока применяются главным образом в парогазовых процессах. Если в газосырьевом потоке имеется жидкая фаза, то это может привести к накапливанию в реакторе жидкости и нарушению режима его работы. [c.43]

Проточные интегральные реакторы, обычно заполненные катализатором трубки, аналогичны аппаратам, применяемым в промышленности, и по условиям своей работы близки к ним. Это имеет существенное значение в прикладных исследованиях, когда кроме чисто химических и расчетных данных необходимо выявить технологические особенности процесса, получить образцы целевого продукта, сведения о длительности работы катализатора и качества целевого продукта и т. п. Поэтому стадия модельной установки с проточным реактором является практически необходимой в разработке промышленных гетерогенно-каталитических процессов. Целесообразно использовать эти реакторы для получения данных по кинетике, необходимых для расчета и проектирования промышленных реакторов. При применении современной машинной вычислительной техники постановка опытов на проточных интегральных реакторах может дать большой объем информации, позволяющий составить математическое описание процесса с большой степенью надежности и тен самым решить задачу перехода от лабораторного или пилотного реактора к промышленному любой схемы и конструкции, в том числе и к оптимальному. [c.402]

В этой главе обсуждаются факторы, играющие существенную роль при моделировании крупных газофазных каталитических реакторов. На Основе предыдущего материала будет показана выработка проектного решения отдельных проблем наибольшее значение будет иметь материал главы VII, позволяющий приближенно рассчитать степень превращения реагента по эффективному диаметру пузырей реалистическая оценка ожидаемого диаметра пузырей весьма важна для проектирования. [c.390]

При проектировании каталитических реакторов следует определить количество катализатора, необходимое для проведения химической реакции, а также обеспечить прохождение продуктов тепло- и массопереноса как в зерне катализатора, так и в реакторе в целом. [c.584]

Полный расчет реактора включает последовательные этапы определения технологических и конструктивных параметров, а также показателей экономической эффективности его применения. Конечной целью технологического расчета каталитического реактора является определение объема катализатора и поверхности теплообмена, обеспечивающих достижение необходимой скорости процесса и заданной степени превращения. Конструктивные расчеты предусматривают определение основных размеров, реактора в целом и его элементов, при которых достигается наибольшая эффективность проведения процесса. Подобные расчеты выполняются как на завершающей стадии технологических исследований, так и на различных этапах промышленного проектирования. Частным случаем являются расчеты, выполняемые с целью проверки работы и оптимизации реакторов, находящихся в промышленной эксплуатации. Для всех этих случаев исходные данные, объем и порядок расчета несколько различны. [c.87]

Монография посвящена одной из самых актуальных проблем современной химической технологии — расчету аппаратуры каталитических процессов на основе количественного описания физико-химических явлений в реакторах. В книге подробно рассмотрены теория и методы расчета химических реакторов для контактных процессов, вопросы использования математического моделирования и методов теории подобия при оптимальном проектировании и проектировании конкретных аппаратов для процессов синтеза аммиака, окисления двуокиси серы, каталитического крекинга нефтяных фракций и др. [c.4]

Настоящая книга, как уже упоминалось, ставит своей задачей рассмотрение проблем, возникающих при проектировании реакторов, и призвана облегчить проектировщику понимание данных, поступающих к нему от химика, исследующего каталитическую реакцию в лабораторных условиях. Очевидно, что способ описания [c.121]

За последнее десятилетие в СССР и некоторых зарубежных странах получила распространение отрасль науки — математическое моделирование химических реакторов и процессов. Ее успехи обусловлены, с одной стороны, совершенствованием экспериментальных. методов исследования кинетики химических превращений и скоростей переноса тепла и реагирующих веществ, а с другой, — стремительным развитием вычислительной математики и вычислительной техники. Сейчас математическое моделирование стало общим методом оптимального проектирования химической аппаратуры. Поэтому редактор перевода счел целесообразным дополнить книгу разделом, в котором в конспективной форме изложены основные идеи и этапы моделирования каталитических реакторов (глава XV), а также подробной библиографией работ по математическому моделированию химико-технологических процессов, опубликованных в 1965—1967 гг. В дополнении отражены главным образом исследования коллектива лаборатории моделирования Института катализа СО АН СССР, проведенные совместно с сотрудниками Института математики и ВЦ Сибирского отделения АН СССР, особенно работы В. С. Бескова, Т. И. Зеленяка, Ю. И. Кузнецова, В. А. Кузина, Ю. Ш. Матроса, В. Б. Скоморохова и А. В. Федотова. [c.11]

Масштабы промышленного использования установок каталитического крекинга в псевдоожиженном слое чрезвычайно велики. В этой области уже накоплен большой опыт проектирования и эксплуатации реакторов такого типа. [c.359]

Второй задачей была задача о расширении информационного поля прр[ моделировании пластинчатых реакторов. Объем информации для широкого проектирования и внедрения промышленных реакторов для oч тки отходящих газов пока еще невелик, и фактически для каждого слу чая практической реализации пластинчатого реактора с катализаторным покрытием необходима предварительная экспериментальная проработка процесса очистки с трудоемким определением параметров про-цес са (степень очистки, температура и скорость потока, константы скорости реакции и т.д.). С другой стороны, в литералуре имеются обшир-ныг сведения по окислению углеводородов в насыпном слое катализатора - традиционном способе очистки выбросов. Сложившаяся ситуация явилась причиной попытки разработки метода приближенного расчета очистки паровоздушной смеси в пластинчато-каталитическом реакторе от [таров углеводородов на основе исходных данных по очистке этой смеси в слое насыпного катализатора. [c.185]

Скорость про<цесса зависит не только от давлений реагирующих тазов — азота и водорода, но и от количества продукта реакции — аммиака. Уравнение Теыкипа —Пыжова было использовано для проектирования многочислси-иых каталитических реакторов синтеза аммиака. [c.42]

Как преподаватели и как исследователи в области химии поверхности и химической технологии мы остро ощущали необходимость в учебнике, в котором были бы сконцентрированы все основные положения о гетерогенном катализе, где вопросам эксперимента уделялось бы такое же внимание, как и теоретическим принципам, где рассматривались бы в равной степени пеметал.пы, окислы и металлические катализаторы и, наконец, где были бы рассмотрены все практические аспекты гетерогенного катализа — от лабораторных опытов до вопросов проектирования каталитических реакторов. Мы убеждены в том, что студенты и молодые исследователи, для которых в первую очередь и предназначена эта книга, должны знать о методах получения эксиериментальных данных столько же, сколько они должны знать о различных теориях, обобщающих результаты этих экспериментов. Именно поэтому в книгу включена большая глава, посвященная экспериментальным вопросам исследования катализа и адсорбции. Все другие главы и приложенные к ним списки литературы построены в известной степени произвольно, и мы надеемся, что они изложены достаточно кратко. [c.7]

Проектирование промышленного контактно-каталитического агрегата включает в себя значительную долю элементов творческого процессса, который не может быть полностью формализован. Поэтому современная система автоматизированного проектирования (САПР) должна быть ориентирована на работу в режиме диалога с проектировщиком-человеком при активном использовании банка интеллектуальных знаний. Такой диалог возникает в ситуациях, которые не поддаются формализации или их формализация недостаточно эффективна. Режим интеллектуального диалога проектировщик—ЭВМ важен и потому, что оценивание большинства конструкторских разработок промышленного реактора производится проектировщиком сразу по нескольким критериям технологическим, экономическим, энергетическим, экологическим и т. п. Ясно, что при таком оценивании роль опыта, интуиции проектировщика приобретает исключительно важное значение. Выбор оптимальной конструкции контактного агрегата происходит в режиме диалога ЛПР—ЭВМ, в процессе которого в систему поступает дополнительная неформальная информация от лица, принимающего решение [24]. [c.266]

Другие задачи оптимизации. Рассмотренные здесь примерь дают представление о б основных идеях и методах, лежащих в основе решения разнообразных задач оптимизации реакторных узлов. Можно указать три направления уточнения и развития оптимальных расчетов. Первое из них — это анализ различных стадийных схем. Укажем, например, па расчет цепочек адиабатических реакторов, где охлаждение реагирующей смеси между стадиями происходит не в промежуточных теплообменниках, а путем добавления холодного сырья или инертного вещества. Другой пример — расчет оптимального трубчатого реактора с секционировапным теплообменником. Второе направление состоит в уточнении критерия оптимальности путем более полного учета затрат на ведение процесса. Например, результаты оптимального расчета цепочки адиабатических реакторов можво уточнить, приняв во внимание расходы на устройство промежуточных теплообменников. Наконец, третье направление — выбор оптимальных значений других управляющих параметров, помимо температуры процесса. Так, в работе [25] рассматривается вопр1>с об оптимальном профиле давления по длине трубчатого реактора, а в работе [26] — об оптимальном изменении состава каталитической системы. При проектировании стадийных схем, наряду с определением оптимального перепада температур между стадаями, может рассчитываться оптимальное количество свежего реагента, добавляемого к реагирующей смеси. Вряд ли можно даже перечислить все возможные варианты задач оптимизации методы их решения, однако, мало отличаются друг от друга. [c.397]

Технологический режим. Основные технологические параметры риформинга — объемная скорость подачи сырья, давленпе, кратность циркуляции водородсодержащего газа, максимальная температура процесса, а для установок с движущимся слоем катализатора — производительность узла регенерации, выбираются при проектировании установок. Объемная скорость подачи сырья составляет 1,5—2 ч- . Частные объемные скорости по ступеням реакции, число ступеней (обычно в пределах 3—5) выбираются с учетом качества сырья и требований к качеству катализата. Для современных установок характерно неравномерное распределение катализатора по реакторам. Для трехреакторного блока распределение катализатора составляет от 1 2 4 до 1 3 7, для четырехреакторного она может быть, например, 1 1,5 2 5 5. Снижение скорости подачи сырья приводит к уменьшению селективности процесса, понижению выхода катализата н водорода, повышению выхода углеводородно/о газа, снижению концентрации водорода в циркуляционном газе. Снижение рабочего давления риформинга повышает селективность процесса (рис. 2.2.3), способствуя реакциям ароматизации п. подавляя гидрокрекинг. Однако при снижении давления увеличивается скорость дезактивации катализатора за счет накопления на нем кокса (рис, 2,24, а). Первые промышленные установки каталитического риформинга были рассчитаны на рабочее давление 3,5—4 МПа. Применение стабильных полиметаллических катализаторов позволило снизить давление до 1,5—2 МПа на вновь проектируемых установках с неподвижным слоем катализатора и до 0,7—1,2 МПа на установках с движущимся катализатором. На действующих установках риформиига замена алюмоплатиновых катализаторов на полиметаллические позволяет снизить рабочее давление с 3,0— [c.132]