Реакторы для трехфазных систем

В настоящее время реакторы с трехфазными системами газ — жидкость — катализатор получают все более широкое распространение. (Примеч. ред.) [c.313]

Рассмотрим процесс, протекающий в трехфазном реакторе для системы газ — жидкость — твердое тело (катализатор). Эта система выбрана нами для придания большей общности рассматриваемому вопросу. [c.19]

Методика исследования кинетики реакций в жидкостях в значительной степени зависит от числа фаз, присутствующих в реакционной системе. Если система однофазная и реакция протекает не слишком быстро (в достаточно разбавленном растворе), то изучение кинетики сводится к отбору проб во времени из реактора любой конструкции. При этом необходимо обеспечить лишь хорошее термостатирование, замер температуры и анализ проб с достаточной представительностью. В данном случае не требуется какая-либо специальная методика. Если реакции протекают в гомогенной фазе между двумя или несколькими реагентами быстро (порядка минут или секунд), если реакции сопровождаются изменением объема или если они осуществляются в двух- или трехфазных системах, в том числе включая гетерогенный катализатор, то возникает необходимость применения специальных экспериментальных методов. [c.63]

Во всех случаях при осуществлении гидрокрекинга остаточного (и тяжелого дистиллятного) сырья в кипящем слое катализатора в реакторе имеется система из трех фаз твердая (катализатор), жидкая (неиспарившееся сырье) и газовая (водород и пары сырья и продуктов реакции). Для протекания реакции в изотермических условиях, обеспечивающих быстрый съем избыточного тепла гидрирования, важно, чтобы эта трехфазная система интенсивно перемешивалась. Исследование трехфазного кипящего слоя на холодных моделях и в рабочих условиях показало, что большая однородность [c.280]

В настоящее время в химической промышленности имеют большое значение технологические процессы, протекающие в неоднородных трехфазных системах жидкость — твердое тело—газ или в двухфазных системах жидкость—жидкость, жидкость—газ и жидкость—твердое тело. Для примера можно назвать процессы, протекающие в реакторах ( экстракция, растворение, кристаллизация и абсорбция). [c.138]

Эффективность работы данного реакционного устройства находится в прямой зависимости от состояния трехфазного кипящего слоя, гидродинамических условий, в которых находятся жидкая, газообразная и твердая фазы. Во время работы катализатор в реакторе должен свободно перемещаться во всех направлениях с достаточной скоростью, достигать определенной высоты и отсутствовать в потоках жидкости, направляющейся на рисайкл, и продуктах реакции, выходящих из реактора. Для системы гидрокрекинга в неподвижном слое катализатора предпочтительны более крупные частицы катализатора, что предотвращает закупорку межчастичных каналов механическими примесями сырья, а для псевдоожиженного слоя целесообразно измельчить частицы катализатора для уменьшения внутреннего диффузионного торможения реакций как в стадии получения целевого продукта, так и окислительной реакции. [c.93]

Существующие в настоящее время теоретические представления о макрокинетике химических реакций в трехфазных системах позволяют дать правильную качественную оценку многих явлений, наблюдаемых при экспериментальных исследованиях. Однако требуется дальнейшее совершенствование теоретических методов, чтобы на их основе создать инженерные методы расчетов химических процессов, протекающих в катализаторе и промышленных реакторах. [c.88]

Для исследования кинетики жидкофазных реакций, которые обычно проводят в трехфазных системах газ-жидкость-твердый катализатор, (например, реакции гидрирования) чаще всего используют реакторы закрытого типа по жидкости. Реакция в фазе суспензии при этом развивается во времени, и по математическому описанию и информативности данных этот реактор идентичен реактору проточного типа. Примеры построения макрокинетических моделей жидкофазных реакций приводятся в публикациях [14 — 18]. [c.77]

Гетерогенные модели. Если межфазные градиенты концентраций и температур становятся значимыми и влиянием их на гетерогенно-каталитический процесс в реакторе нельзя пренебречь, то уравнения материальных и тепловых балансов должны быть записаны для каждой из рассматриваемых фаз. Математические модели при таком подходе к многофазным системам образуют группу гетерогенных моделей. Причем в зависимости от учета всех процессов переноса (на границах раздела фаз газ-жидкость, жидкость—твердое, в порах катализатора) или только их части модели могут быть двухфазными или трехфазными. [c.236]

Отличительной особенностью гетерогенно-каталитических реакторов является наличие твердого катализатора. Различают реакторы с неподвижным, движущимся и кипящим слоем катализатора. Как те, так и другие реакторы могут быть двухфазными или трехфазными. Двухфазные реакторы разделяются на газофазные и жидкофазные. Процесс при этом протекает соответственно в системе газ — твердое п жидкость — твердое. В трехфазных реакторах процесс обычно происходит в системе газ — жидкость — твердое. [c.10]

Аналогичная система из Зга - - 3 уравнений полностью определяет трехфазную систему. Уравнения (5.12)—(5.15) могут использоваться для преобразования математической модели многофазного реактора (7.1) —(7.3) в замкнутую систему уравнений. [c.82]

Повышение универсальности процессов гидрокрекинга и вовлечение в их сырьевую базу тяжелых дистиллятов, остатков и сырой нефти определили необходимость подбора усовершенствованных стационарных катализаторов гидрокрекинга с целью получения мало-сернистого котельного топлива, а также разработки специальных технологических схем, позволяющих непрерывно регенерировать катализатор. Это так называемые системы с трехфазным псевдоожиженным слоем, разрабатываемые в США и СССР и деструктивная гидрогенизация в циркулирующем потоке катализатора , создаваемая в СССР. В этих процессах тяжелое сырье образует жидкую фазу со взвешенным катализатором, в которую подается сжатый водород. Катализатор либо непрерывно отбирается для регенерации, а в систему добавляется регенерированный и свежий через специальное устройство (процессы Н-,011, Ну-С, Ну-О и др.), либо непрерывно циркулирует между реактором и регенератором (процесс ИНХС АН СССР). Эти процессы, как видно из табл. 4, также прошли большой путь, видоизменяясь и приспосабливаясь к все менее благоприятному сырью . Как и в процессах со стационарным слоем, решающим направлением было усовершенствование катализаторов. Так, например, разработка специального микросферического катализатора для процесса Н-01Р позволила значительно упростить процесс, увеличить глубину превращения сырья, снизить капитальные затраты. [c.95]

Проблемой, общей для всех программ по ожижению угля, является выбор реактора для испытаний. Это относится к определениям активности, селективности и стабильности. Среди автоклавных реакторов (см. рис. 8.2.4) только реактор с низкой тепловой инерцией может быть достаточно быстро нагрет и охлажден для эффективного использования при выборе наилучших катализаторов. Наиболее универсальной испытательной системой является трехфазный проточный реактор (см. разд.-8.2.2). [c.226]

В гл. II рассматривается массообмен между потоком и катализатором для реакторов со стационарным и кипящим слоем, а также для трехфазных реакторов. Для большинства промышленных реакторов характер течения жидкости и условия контактирования весьма сложны. Исключение составляет реактор со стационарным слоем при однофазном течении реагентов. Впрочем, количественный анализ даже этой системы часто затруднителен. Вопросы, связанные [c.11]

В настоящее время имеется значительное количество монографий и учебных пособий, посвященных физико-химическим основам расчета химических реакторов и их математическому моделированию. Однако вопросы расчета реакторов для жидкофазных процессов освещены в них или очень кратко или вовсе не затронуты. В первую очередь это относится к гетерогенным реакторам для проведения реакци в двухфазных системах жидкость — жидкость или жидкость — газ, а также в трехфазных системах газ жидкость — твердый катализатор. Между тем расчет подобных реакторов весьма специфичен и в большинстве случаев существенно отличается от расчета апнаратов для проведения гомогенных процессов. [c.3]

Реже других рассматриваются гетерогенные и трехфазные гете-рохенно-каталитические реакторы. Аппараты этих типов в общей номенклатуре химических реакторов встречаются достаточно часто. Укажем, например, на процессы гидроформилирования [16—18], гпдродесульфнрования [19], жидкофазного окисления [20, 21], жидкофазного гидрирования [22, 23], синтеза многоатомных спиртов [24, 25], синтеза изопрена [26, 27]. Список подобных процессов можно было бы значительно расширить. Однако в учебниках и монографиях Методам расчета реакторов для проведения реакций в двухфазных системах жидкость — жидкость или жидкость — газ и в трехфазных системах газ — жидкость — твердое тело уделяется очень мало внимания. [c.11]

В общем случае в многофазном жидкостном реакторе (МЖР) воз-монлна массопередача как через сферическую, так и через плоскую границу раздела фаз. Массопередача через плоскую границу раздела фаз имеет место в трехфазных системах, когда, например, реакционная фаза образует пленку на поверхности твердого катализатора. Задача расчета скорости массопередачи в этом случае возникает сравнительно редко. Наиболее типичным для МЖР является случай массопередачи через сферическую границу раздела фаз между пузырями или каплями транспортной фазы и реакционной сплошной фазой. Этот случай и будет рассмотрен нами подробно. [c.194]

Классификация по фазовому составу имеет решающее влияние на устройство каталитических реакторов. Причем для применения твердых катализаторов все каталитические процессы по виду основной фазы можно разделить на газовые и жидкостные. Наличие жидкой фазы Б двух- или трехфазной системе предопределяет, в основном, вид катализатора, режим процесса и устройство реактора. Поэтому процессы в реагирующей системе газ-жидкость с твердым катализатором мы будем также относить к жидкостным. [c.42]

Считая ДСП симметричной трехфазной системой, можно ее схему замещения представить в виде однофазной цепочки последовательно включенных на фазовое вторичное напряжение Угф индуктивных и активных сопротивлений индуктивного сопротивления реактора лгр (активным сопротивлением Гр и сопротивлениями хо и Го ввиду их малости пренебрегаем), индуктивного и активного сопротивлений трансформатора Хц, Лтг, /"ть /"тг индуктивного и активного сопротивления короткой сети Хг, Г2 сопротивления дуги Яр,, принимаемого активным (рис. 4.7, а) может произвольно меняться, тогда как остальные принимаются неизменными. Поэтому все индуктивные и активные сопротивления можно сложить, обозначив сумму активных сопротивлений через г, а сумму индуктивных — через х (рис. 4.7,6). [c.197]

Колонные Р.х. могут быть пустотелыми либо заполненными катализатором или насадкой (см. Иасадочные аппараты). Для улучшения межфазного массообмена применяют диспергирование с помощью разбрызгивателей (см. Распыливание), барботеров, мех. воздействия (вибрация тарельчатой насадки, пульсация потоков фаз) или насадки, обеспечивающей высокоскоростное пленочное движение фаз. Р.х. данного типа используют в осн. для проведения непрерывных процессов в двух- или трехфазных системах. Трубчатые Р.х. применяют часто для каталитич. р-ций с теплообменом в реакц. зоне через стенки трубок и для осуществления высокотемпературных процессов газификации. При одновременном скоростном движении неск. фаз в таких реакторах достигается наиб, интенсивный межфазный массообмен. Специфич. особенностями отличаются Р. х. для электрохим (см. Электролиз), плазмохим. (см. Плазмохимическая технология) и радиационно-хим. (см. Радиационно-химическая технология) процессов. [c.205]

Капельный фильтр по сути своей является традиционным реактором для очистки стоков на биопленке. За последние сто лет разработано много различных типов таких фильтров. На рис. 5.15 показан наиболее распространенный его вариант, для которого характерно использование трехфазной системы. Заполняют реактор щебенкой диаметром 5-20 мм. В качестве загрузки реакторов были опробованы многие другие материалы, но широкое распространение, помимо щебенки, получили только полимерные материалы. Загрузка реактора неподвижная. [c.216]

При испытании активности катализаторов, особенно в трехфазных системах, применяемых в процессах гидронитроочистки и гидрокрекинга, должны использоваться достижения в конструировании реакторов. Проточный реактор Карберри и его модификации представляют одно из наиболее эффективных /средств испытания катализаторов для этих реакций. Реактор этого типа должен быть испытан, в частности, при сверхкрити-ческих условиях работы, а также с использованием доноров водорода в присутствии катализаторов. Эти приемы могут обеспечить уменьшение контакта в многофазных системах и повышенную доступность водорода к поверхности катализатора. [c.184]

Технологическая схема получения метанола в трехфазной системе представлена на рис. 6.1. Синтез метанола осуществляется в псевдоожиженном слое медно-цинкового катализатора. В качестве жидкой фазы используют инертный жидкий углеводород — недорогие углеводородные фракции нефти, стойкие при температуре процесса, минеральные масла [155], полиалкилбензо-лы [156]. Жидкая фаза циркулирует через реактор снизу вверх, поддерживая слой катализатора в псевдоожиженном состоянии и поглощающая тепло экзотермической реакции. [c.194]

Обработка результатов опытов дает для коэффициента пропорциональности 3 области существования трехфазной системы значение К = 0,072 0,013. Оценка состояния реального крупонгранулированного слоя катализатора в промышленном реакторе подтвердила предположение о потере его компактности при прохождении через него двухфазного потока и вызвала необходимость создания специального затворного устройства [106] , [c.72]

Моделирование процессов, протекающих в этих реакторах, затруднено, поскольку информация о поведении псевдоожиженного биослоя малодоступна. Вопрос осложняется наличием третьей фазы. Однако, несмотря на эти трудности, реакторы с псевдоожиженным слоем соединяют преимущества реакторов полного смешения и реакторов с неподвижным слоем, не имея большинства их недостатков. К преимуществам следует отнести хорошее перемешивание и параметры массопереноса. При работе в такой трехфазной системе увеличивается взаимодействие газ — жидкость и скорость удаления газа по сравнению с неподвижным слоем, что является важной характеристикой при работе с живыми клетками. Это позволяет обеспечить больший объемный коэффициент переноса кислорода и избежать застаивания газа. Плотность клеток на единицу объема реактора в псевдоожиженном слое потенциально ниже, чем в неподвижном слое, из-за упаковки. Однако общая производительность в реакторе с псевдоожиженным слоем может быть выше благодаря условиям эксплуатации. [c.178]

К а ф а р о в В. В., К л и п и н и ц е р В. А., С а к с О. И. Распределение и удерживающая способность твердой фазы в реакторе колонного типа с трехфазной системой газ — жидкость — твердое тело. — Теоретические основы химической технологии , 1973, т. 7, № 6, с. 798—801. [c.46]

Процессы в гетерофазных системах газ — жидкость — твердое вещество (гетрерогенный катализатор) с использованием трехфазных реакторов весьма распространены в промьппленном органическом синтезе, нефтехимии и нефтепереработке (гидрирование ароматических зтлеводородов, синтез Фишера - Тропша, гидрокрекинг и др.). [c.61]

Трехфазный. синтез метанола характеризуется рядом преимуществ простота конструкции реактора, достаточно равномерное распределение жидкости и газа по площади поперечного сечения реактора, возможность ввода и вывода из системы катализатора без ее остановки, сравнительно низкая осевая диффузия газа и эффективное использование тепла реакции с получением пара. Температурный профиль в реакторе приближается к изотермическому, что позволяет создать благоприятные условия для синтеза метанола. Повышение температуры в трехфазном реакторе при соотношении скоростей потоков жидкость газ, равном 1 20, составляет 4—5 °С, в то время, как прирост температуры в двухфазном адиабатическом реакторе равен 30—50°С. Истирание и потери катализатора значительно ниже, чем в двухфазных кипящих системах благодаря упругим свойствам жидкой фазы. Вследствие высокой степени превращения исходных компонентов за проход реактора в трехфаз- [c.195]

Таким образом, вся модель гидродинамики трехфазного реактора колонного типа будет иметь вид, представленный на рис, 7. Расчет реактора по этой модели представляет решение системы дифференциальных уравнений (линейных для реакций 1 или О порядка и нелинейных для всех остальных случаев), или итеррационного умножения матрицы П -го порядка на вектор по методике [6]. [c.137]

В заключение поясним некоторые термины, использованные нами при переводе гл. II. Дословный перевод термина tri kle sed означает смоченный слой . В данном случае происходит контактирование тех же фаз, что и в абсорберах с насадкой, т. е. газа с пленкой жидкости. Очевидно, основной особенностью такой системы применительно к реакторам со стационарным слоем является работа на двухфазном потоке реагентов. В соответствии с этим мы используем термин реактор со стационарным трехфазным слоем . [c.9]

Для сильно экзотермических реакций при глубоком превращении сырья представляет интерес система из двух последовательных реакторов. В первом из них процесс ведут в трехфазном псевдо-ожижепном слое в режиме, близком к изотермическому. Здесь реагирует большая часть сырья. Реакция завершается в реакторе с трехфазным стационарным слоем. Так как степень превращения в последнем мала, то вопросы теплоотвода не имеют существенного значения. Такая система предложена Французским нефтяным институтом для процесса гидрирования бензола в циклогексан высокой чистоты. [c.125]

На установке возможна переработка рырья и не нефтяного происхождения (угля, сланца). Чтобы создать в реакторе для катализатора условия псевдоожижения, необходимы соответствующие скорости перемещающейся в нем среды. В том случае, когда потоком сырья и циркулирующего водородсодержащего газа создать трехфазный кипящий спой невозможно, поток увеличивают за счет рисайкла, т. е. из реактора забирают некоторую часть жидкой фазы и возвращают ее в реактор вместе с сырьем и циркулируюхцим газом. Эта часть жидких нефтепродуктов забирается из реактора через патрубок П (рис. IV.20) и направляется в фипьтр 1 для отделения твердых частиц, увлекаемых с жидкостью из реактора, чтобы не засорять клапанную коробку насоса. Фипьтр - сосуд высокого давления, объемом 2,5 л на давление 25 МПа и температуру 673 К. Внутри аппарата помещается фильтрующая поверхность в виде мешка, изготовленного из нержавеющей сетки. Из фильтра нефтепродукты поступают в клапанные коробки 21, откуда с помощью импульсного насоса 22 подаются в трубопровод перед подогревателем 19, где происходит смешение рисайкла, водородсодержащего газа, циркулирующего в системе, и сырья, подающегося насосом 20. Количество подаваемого насосами сырья и рисайкла регулируют вручную, циркуляционного газа - автоматически. В подогревателе сьфье нагревают до температуры реакции. Подогреватель сырья - змеевик из нержавеющей стали (1Х18Н10Т) с общей теплопередающей поверхностью 2м , [c.89]