Теплопередача при высокотемпературных реакциях

Большинство высокотемпературных реакций в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности протекает с участием газообразных веществ вследствие низких значений коэффициентов теплопередачи от твердых элементов сопротивления к газам электрический нагрев сопро- [c.298]

Теплообменные аппараты с двойными стенками (с рубашкой) используются в качестве обогреваемых емкостей для проведения химических реакций (рис. 62.5.6). Давление теплоносителя, подаваемого в рубашку (греющий пар, горячая вода или какой-либо высокотемпературный теплоноситель), здесь ниже, чем в ТА с наружными змеевиками, и может составлять величину до 0,6-1,0 МПа, что в основном обусловлено потерей устойчивости корпуса аппарата, нагруженного наружным давлением, но и изготовление рубашки проще, чем наружных змеевиков. Поверхность теплопередачи здесь также может быть защищена, но ее величина не превышает 10 м для сосудов даже значительных диаметров и высот. [c.351]

Использование присадок, снижающих эмиссию оксидов азота или катализирующих реакцию их восстановления (при сохранении высокотемпературных условий сжигания топлива). Присадки можно подавать вместе с топливом или раздельно в любую из зон топки. Назначение присадок различно катализировать разложение оксидов азота, поглощать и рекомбинировать атомы кислорода, снижать температуру горения и др. При выборе присадок необходимо учитывать следующее они должны быть недорогими и применяться в возможно минимальных количествах, не должны усиливать образование других вредных продуктов горения топлива и разлагаться с образованием новых токсичных веществ их применение не должно ухудшать условия теплопередачи к нагреваемому продукту и вызывать коррозию труб. Кроме того, они не должны забивать поверхности нагрева печей, рекуператоры, дымоходы и затруднять очистку дымовых газов от диоксида серы. [c.40]

Это подтверждается отсутствием ацетона в продуктах реакции. Упрощенное представление о влиянии на выход кетона только основности металла является, как видно из вышеприведенного ряда, неверным. Достоверность численных данных по выходам была позднее подтверждена . Плохая теплопередача (неравномерное нагревание, перегрев) и большое время пребывания кетонов в высокотемпературной зоне реакции уменьшают выход кето на при разложении всех солей органических кислот. Теплопередача улучшается при добавлении индифферентных веществ (песок - , глина , окись - и гидроокись каль-ция 2, углекислый кальций " - и уксуснокислый натрий " - з, плавящийся в условиях реакции) и проведении разложения в устойчивой к нагреванию жидкой среде (тетралин, додекан) . Чтобы избежать разложения кетонов при температуре реакции (550—630 °С), осуществляется их быстрый вывод путем проведения реакции в токе азота - - - , углекислого га-3 149,151,152.156 водяных паров - - ИЛИ В ваку уме . Применение воздуха исключено, так как кислород способст- вует большому количеству побочных реакций. [c.145]

Существует два варианта осуществления реакций в плазме подача реагентов в разрядную зону (в этом случае плазмотрон совмещен с реактором) и подача реагентов в высокотемпературную струю вне зоны разряда (плазмоструйные реакторы). В первом случае сама электрическая дуга участвует в теплопередаче и ее энергия используется непосредственно в технологическом процессе. Во втором случае реакция осуществляется в реакторе с использованием тепла электронейтральной плазменной струи. [c.46]

Жидкие металлы имеют высокую теплоемкость и высокий коэффициент теплопередачи, поэтому эти и другие их свойства представляют интерес. Жидкие металлы можно использовать в качестве охлаждающей жидкости при высокотемпературных ядерных реакциях и как теплоносители в рабочих жидкостях мощных генерирующих систем ядерных реакторов. [c.584]

Экономичные источггики ядерного тепла для высокотемпературных реакций до сего времени еще отсутствуют поэтому здесь будет рассмотрено только несколько вопросов. На современных атомных станциях, работающих на расщепляющихся топливах, во втором цикле получают водя ЮЙ пар для производства электроэнергии, используя жидкие теплоносители для подведения тепла от ядерного реактора. Разумеется, эго тепло можно подводить к любым другим жидкостям, а не только к воде или водяному пару. Теплопередача осуществляется в теплообменниках более юти менее стандартного типа. Возникающие ири этом трудности и неполадки ничем не отличаются от обычных, за исключением лишь дополнительной опасности радиоактивных излучений. Из-за ограничений, обусловленных конструкционными материалами, максимально допустимая температура в таких системах значительно ниже, чем в системах с прямым обогревом, например при обогреве электрической дугой или автотермических процессах (частичное сгорание). Поэтому можно ожидать, что в ближайшее время ядерная энергия не найдет широкого применения в подобных системах. [c.300]

Э. Б. Гутофф. Технология высокотемпературных процессов. Методы получения высоких температур для проведения химических реакций. Измерение высоких температур. Особенности теплопередачи и теплообмена в области высоких температур. Конструкционные материалы жароупорные металлы, графит, окисные огнеупоры, карбиды, нитриды и др. Важнейшие высокотемпературные реакции получение ацетилена, циана, цианистого водорода, прямое восстановление железных руд, образование нитридов, связывание азота и др. современное состояние и перспективы широкого промышленного внедрения. [c.392]

В разделе 1 уже отмечалось, что процесс крекинга требует большой затраты тепла даже для реакции разрьша цепи требуется приблизительно 18 ккал1моль расщепляемого углеводорода. Поскольку продолжительность пребывания углеводородов в зоне крекинга обычно мала (особенно при высокотемпературном процессе), возникает задача быстрой передачи тепла при высокой температуре от одного газа (топочные газы ) к другому (пары углеводородов). С такой проблемой часто сталкиваются при проектировании аппаратуры, применяющейся в промышленности химической переработки нефти. Большинство крекинг-печей состоит из секций узких трубок, через которые с большой скоростью проходят пары углеводородов эти трубки нагреваются за счет радиационного излучения топочных газов. Крекинг под давлением имеет два эксплуатационных преимущества сравнительно меньшие размеры крекинг-установки для данной производительности и лучшая теплопередача. Выход газа при применении высоких давлений сравнительно меньше. Второй задачей является выбор материала для изготовления реактора коекинг-печи. Этот материал должен обладать необходимой механической прочностью в условиях проведения крекинга он не должен влиять каталитически на процесс, в особенности не должен ускорять образование нефтяного кокса. При высокой температуре железо и никель вызывают отложение кокса на стенках реактора. В наиболее жестких условиях обычно применяют хромоникелевые стали (25% хрома и 18% никеля) в случае более умеренных режимов используют ряд легированных сталей, например аустенитные и молибденовые. С двумя новыми методами разрешения проблем, связанных с теплопередачей и выбором конструктивных материалов, читатель ознакомится позже, при описании дегидрирования этана. В этом случае для достижения высокой степени превращения процесс проводят при температуре около 900° (см. стр. 119). [c.113]

В физической аэродинамике большое внимание уделяется исследованиям неравновесных процессов в течениях газа и плазмы, что связано с задачами авиационной и космической техники, физики высокотемпературной плазмы и т. д. В историческом аспекте для задач газовой динамики наряду с определением макроскопических параметров течения характерным является переход ко все более детальному учету микрохарактеристик потока на молекулярном, атомном и даже ядерном уровнях. Так, для решения задач обтекания при сравнительно небольших температурах достаточно информации о распределении макроскопических величин плотности р, давления р, скорости V и т. д. в поле течения, так что описание всех явлений может быть получено с помош,ью обычных уравнений Навье —Стокса. При переходе к более высоким температурам, например в задачах расчета структуры ударных волн, теплопередачи к поверхностям обтекаемых тел, течений в соплах двигателей и аэродинамических установках и т. д., необходимо учитывать явления, связанные с конечностью скоростей протекания физико-химических процессов возбуждение колебательных степеней свободы молекул, диссоциацию, ионизацию и т. д. Это, в свою очередь, требует детальной информации о микроструктуре течения вероятностях и сечениях элементарных процессов, кинетике физико-химических реакций и т. д. Относящийся сюда класс релаксационных явлений, характеризуемый химической и температурной неравновесностью, исследован в настоящее время достаточно подробно [39]. [c.122]

Сделаем теперь несколько предварительных замечаний по окислительному высокотемпературному пиролизу, теоретические сведения о котором весьма неполны. Поскольку, как уже указывалось, роль кислорода, как и любых других примесей в протекания химических реакций углеводородов нри температурах выше 700—800°, становится второстеиенной, то горение следует, повидимому, трактовать в этом случае только как источник быстрого нагрева крекируемого газа, позволяющий проводить термическое разложение нри весьма малом времени реакции, доходящем до 10 —10 сек. (в случае детонационного горения). В связи с этим становится попятным влияние режима горения па выход различных продуктов. которое сводится к влиянию процессов теплопередачи или, что то же самое, изменению времени реакции. [c.52]

На рис. 41 изображена обычная печь для переработки нефти и нефтепродуктов, приспособленная для высокотемпературного пиролиза. Работа печи характеризуется высокой тепловой нагрузкой при нагреве сырья до температуры реакции в начальном периоде превращения. В последней секции змеевика, где степень превращения реагента достаточно высока, необходима умеренная интенсивность теплопередачи. Поэтому последние пять-шесть радиантпых [c.54]

Большинство полимеров и полимерных материалов являются более или менее легко сгорающими продуктами и при температурах вьпие 300 °С устойчиво горят на воздухе. Несмотря на сходство горения газовых смесей и полимеров, дин последних характерна и своя специфика. Она проявляется в основном в двух аспектах. Во-первых, топливом здесь являются продукты термической и термоокислительной деструкции полимера, происходящей при воздействии на него высокотемпературных тепловых потоков. От состава и количества продуктов пиролиза, предшествующего воспламенению и горению всех полимеров, во многом зависят характеристики и закономерности самого горения. Однако кинетика и механизм деструкции многих природных и синтетических полимеров даже при отноштельно невысоких температурах и скоростях термического воздействия изучены недостаточно [1, с. 12]. Во-вторых, горение большинства полимеров лимитируется процессами массо- и теплопередачи и определяется условиями диффузии горючих продуктов разложения и кислорода воздуха и их смешения. Поэтому горение большинства полимерных материалов является диффузионным, а пламена относят к диффузионным пламенам в отличие от газовых, которые образуются в процессе горения, лимитируемом скоростями химических реакций топлива и окислителя и, таким образом, протекающем в кинетическим режиме. Газовые пламена часто называют предварительно перемешанными. [c.7]

Образование тугоплавких соединений в большинстве случаев можно отнести к категории реакций горения, которые, как известно, обладают рядом замечательных особенностей. Одна из них - возможность протекания реакции в узкой зоне, перемещающейся по веществу за счет теплопередачи после локального инициирования реакции в ненагретой смеси. Эта реакция получила название самораспро-страняющегося высокотемпературного синтеза (СВС). [c.631]

Закалка остается и будет оставаться областью, работы в которой могут привести к снижению Экономических затрат на проведение плазмохимического процесса. Проблема состоит в том, чтобы отвести энергию из системы в полезной форме (высокотемпературной тепловой, механической или электрической) и в то же время образовать или сохранить целевые продукты. Простая теплопередача обеспечивает закалку реакции, но в значительной мере снижает возможность использования отводимой энергии. Другие предложенные, но недостаточно проанализированные схемы закалки включают закалку во взвешенном слое, в сверхзвуковом сопле и турбине, в МГД-канале и за счет теплоты реакции при введении реагента. Для более широкого применения плачменной технологии необходима дальнейшая работа по оценке этих и разработке других методов закалки. [c.10]

Лишь сравнительно недавно многочисленные лаборатории начали проводить широкие исследования проблем генерации плазмы и преимуществ плазмохимических процессов, хотя плазма и ранее находила ограниченное применение для проведения в ней химических реакций, таких, как фиксация азота и синтез ацетилена. На рис. HI.1 представлена диаграмма состояний веществ при высоких температурах, на основании которой можно сформулировать несколько важных для высокотемпературной химии положений. При температурах выше 5000 °К (при , атм) нет веществ в жидком и твердом состояниях, а выше 10 ООО °К нет. молекул и могут существовать атомы только некоторых элементов, так как атомы и молекулы большинства веществ при этих температурах ионизированы. Таким образом, термин плазмохимия неудачен, поскольку при плазменных температурах нет молекул веществ. Но мы будем употреблять термин плазмохимия , понимая под ним химию, использующую высокие температуры и высокие энергии плазмы для реакций, проводимых при пониженных по сравнению с плазменными температурах, а также в тех случаях, когда большие скорости теплопередачи, достижимые в плазме, обычно вызывают изменение физических и химических свойств веществ. Графики температурной зависимости энтальпий некоторых одно- и двухатомных газов (для равновесных условий при 1 атм) приведены на рис. П1.2. Для диссоциации двухатомных молекул, происходящей в интервале температур от 4000 до 10 ООО °К, требуется от 90 до 200 ккал моль, в то время как для ионизации, протекающей между 10 000 и 30 000°К, необходимо от 340 до 600 ккал/моль. Максимальные температуры пламен достигают значений -3000 °К, при которых начинается процесс диссоциации молекул в то же время минимальные температуры плазмы < - 10 000°К, так как только при таких температурах достигается степень ионизации, достаточная для протекания тока, необходимого для поддержания плазмы. (Наше обсуждение ограничивается главным образом плазмой при давлениях атмосферном и более высоких, термической плазмой, т. е. плазмой, находящейся в состоянии тер-людинамического равновесия. В плазме другого типа, холодной плазме, происходит значительный нагрев электронов без какого- [c.38]

Как уже отмечалось, крекинг-процесс весьма эндотермичен даже для реакции разрыва цепи требуется приблизительно 8ккал на 1 моль расщепленного углеводорода. Поскольку продолжительность пребывания углеводородов в зоне крекинга обычно мала, особенно при высокотемпературном процессе, необходимо осуществить быструю передачу большого количества тепла при высокой температуре от одного газа (топочные газы) к другому (пары углеводородов). Это учитывают при конструировании аппаратуры, применяющейся в промышленности переработки нефти. Большинство крекинг-печей состоит из узких трубок, через которые с большой скоростью проходят пары углеводородов эти трубки нагреваются за счет радиационного излучения топочных газов. Крекинг под давлением имеет два эксплоатационпых преимущества сравнительно меньшие размеры крекинг-установки и лучшая теплопередача. Выход газа при применении высоких давлений сравнительно меньше. [c.95]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология