Фонтанирующий слой как химический реактор

Преодоление осложнений, связанных с возникновением непредсказуемых нарушений структуры потоков при переходе от лабораторного к промышленному аппарату, представляет одну из центральных проблем химической технологии — проблемы масштабного перехода. Успех ее решения в значительной мере зависит от типа контактного аппарата. Наиболее просто она преодолима для аппаратов с неподвижным слоем катализатора, где иерархическая структура математической модели реактора тривиальна (рис. 1.1) [И]. Проблема усложняется для аппаратов с псевдо-ожиженным и фонтанирующим слоями катализатора в двухфазных потоках [12]. Наибольшие трудности связаны с решением проблемы масштабного перехода для аппаратов трехфазного слоя, где иерархическая структура взаимодействия эффектов и соответствующих математических моделей отличается наибольшей сложностью [13]. [c.15]

ФОНТАНИРУЮЩИЙ СЛОЙ КАК ХИМИЧЕСКИЙ РЕАКТОР [c.171]

Интенсивность химических процессов газ-твердое увеличивается при дроблении твердого реагента. В описанных выше реакторах это сделать практически невозможно, т.к. с уменьшением размера частиц возрастает вероятность их слипания, комкования, что приводит к резкому возрастанию гидравлического сопротивления слоя. Обойти это ограничение можно в аппаратах со взвешенным слоем твердых частиц — в псевдоожиженном (рис. 4.71, е) или фонтанирующем (рис. 4.71, ж) [c.215]

Химические процессы газ-твердое протекают много интенсивнее при дроблении твердого реагента. В описанных выше реакторах это сделать практически невозможно. С уменьшением размера частиц резко возрастает гидравлическое сопротивление слоя, возрастает вероятность их слипания, комкования. Обойти это ограничение можно в аппаратах со взвешенным слоем твердых частиц - в псевдоожиженном (рис. 2.79,е) или фонтанирующем (рис. 2.79,лс) слоях, с распылительным инжектированием твердого материала через специальную форсунку (рис. [c.165]

Хотя эти два соображения, казалось бы, говорят против использования фонтанирующего слоя в качестве химического реактора, последняя работа Емаки с сотрудниками [237, 238] по термическому крекингу нефти (см. главу 11) показывает, что ни одно из вышезшомянутых соображений не играет особой роли, и для определенных типов реакций условия в фонтанирующем слое могут быть более подходящими, чем в других системах Г—Т. Чтобы сравнить фонтанирующий слой с другими системами для выполнения реакций, необходимо иметь возможность предсказывать степень конверсии для реактора. Имея это в виду, Матур и Лим [144] использовали предложенный ранее Емаки [234] подход и выдвинули теоретическую модель реактора с фонтанирующим слоем, в том числе и для реакции в паровой фазе в присутствии катализатора или частиц теплоносителя. Теория позволяет рассчитать степень превращения химической реакции в общем виде, но ценность ее снижается тем, что она не дает полной информации [c.171]

К сожалению, экспериментальные данные по изучению конверсии газа в фонтанирующем слое не годятся для подтверждения теоретической модели. Кинетика процесса крекинга нефти, исследованная Емаки с сотрудниками [237, 238], слипшом сложна из-за большого числа побочных реакций. Ясно представляя себе эту трудность, Емаки [234], первым сделавший попытку смоделировать химический реактор с фонтанирзтощим слоем, для проверки модели исследовал реакцию получения водяного газа . Однако оказалось, что скорость этой реакции слишком мала даже при 830 °С (константа скорости — около 0,1 с для частиц кокса размером примерно до 1,52 мм). Доля непрореагировавшего пара в реакторе диаметром 10 см нри всех условиях проведения опыта составляла больше 0,97, что совсем не удивительно в свете результатов, показанных на рис. 10.2. [c.181]

Однако еще более важное преимущество дробления в фонтанирзгющем слое перед обычными методами заключается в- простоте и компактности оборудования из-за отсутствия движущихся механических частей. Это должно отражаться в снижении капитальных затрат. Эксплуатационные расходы также долншы быть значительно ниже, особенно при дроблении абрази-внцх материалов, так как процесс измельчения происходит в центральном ядре слоя и не затрагивает стенок аппарата. Таким образом, отпадает опасность износа реактора. Особенно выгодно применение мель-яиц с фонтанирующим слоем в том случае, когда одновременно с измельчением требуется эффективный контакт газ — твердое. Примерами таких процессов являются измельчение гигроскопичных или влажных слипающихся материалов твердых материалов, имеющих тенденцию становиться пластичными с повышением температуры (например, инсектициды, резины, каучуки) легко окисляющихся или взрывоопасных материалов, которые должны измельчаться в инертной среде процессы, требующие одновременно с дроблением химической реакции между твердым материалом и газом. [c.218]

Хотя реактор-гранулятор с фонтанирующим слоем обеспечивает протекание и химической реакции, все же он рассматривается в этой главе в разделе Диффузионные процессы из-за сходства с испарительной физической грануляцией. То же самое относится к термохимическому осаждению, сходному с покрытием частиц при испарении. С другой стороны, низкотемпературное пвлукок-сование угля, хотя и является в какой-то мере термическим процессом испарения, классифицируется здесь как химический процесс из-за важной стадии — пиролиза [215]. Принятая здесь система классификации явяется в определенной степени произвольной. [c.219]

Таким образом, благоприятное влияние пульсации газового потока на эффективность контактирования, предсказанное Волпицелли из гидродинамических исследований, было подтверждено на примере работы фонтанирующего слоя в качестве химического реактора. [c.242]

Получив предварительную информацию о скорости и равновесии реакции, определив необходимые гидродинамические данные Сскорость фонтанирования, модель потока газа и твердых частиц, диаметр и порозность ядра), а также используя информацию, приведенную в главах 2—5, можно разработать в полном масштабе приблизительный расчет установки для фонтанирования. Схема расчета для операций, включающих как физическую обработку твердого материала газом, так и некаталитические химические процессы (по классификации главы И), аналогична показанным в главах 8 и 9, в то время как для химических реакторов с паровой фазой требуются расчеты, рассмотренные в главе 10. Допуская па основании этого приблизительного расчета, что фонтанирующий слой продолжает сохранять свое преимущество по техническим и экономическим соображениям перед другими рассматриваемыми методами, можно перейти к следующей стадии экспериментальной работы, которая обычно выполняется на пилотной установке диаметром 30—60 см. [c.260]