Катализатор гидродинамические особенности

В процессах с движущимся катализатором, а особенно в кипящем слое, влияние гидродинамических факторов еще сильнее, чем в процессах с неподвижным слоем катализатора. Поэтому при их разработке целесообразнее всего исследовать различные стороны процесса отдельно. Активность и стабильность катализатора и кинетику химических превращений наиболее удобно исследовать на проточно-циркуляционных или других кинетических установках. Истираемость катализатора, скорость падения активности, условия регенерации следует изучать в специальных условиях. Целесообразно отдельно исследовать гидродинамические характеристики аппарата. Однако практически последнее редко удается осуществить полностью и с достаточной надежностью и поэтому пока часто нельзя обойтись без предварительного моделирования процесса в целом в лабораторных условиях. Поскольку при этом целью является фактически исследование не катализатора, а аппарата, то лабораторную аппаратуру желательно выполнять в наибольших возможных размерах, чтобы устранить влияние стенок и других особенностей малых аппаратов. [c.418]

Контактные аппараты с кипящим слоем катализатора отличаются простотой конструкции. Как правило, это аппараты колонного типа, внутри которых размещается контактная камера, заполненная катализатором. Газ в зону катализатора подается через газораспределительную решетку, обеспечивающую равномерное распределение потока газов по всему поперечному сечению контактного аппарата. Съем тепла реакции осуществляют двумя способами либо с помощью теплообменных элементов, размещенных непосредственно в слое катализатора, либо циркуляцией катализатора через теплообменники, расположенные вне зоны катализатора. Первый метод отвода тепла более прост и надежен в эксплуатации. В этом случае отпадает необходимость в непрерывной циркуляции катализатора через теплообменник в целях поддержания необходимого гидродинамического режима системы. Отличительной особенностью контактных аппаратов КС является также наличие в них пыле отделительных устройств. Высокая стоимость катализаторов, применяемых для окисления нафталина, обусловливает необходимость полного улавливания всего катализатора, уносимого потоком газов из реакционной зоны. [c.181]

Каталитический крекинг. Предметом нашего рассмотрения является крекинг во взвешенном слое катализатора 11-3). Из вышеизложенного видно, что взвешенный слой — это прежде всего осложненная гидродинамическая обстановка в зоне, где протекают каталитические реакции. По-видимому, разобраться в этом сложном сплетении многообразных технологических факторов, дать анализ,, объяснить особенности протекания процесса во взвешенном слое [c.226]

Ввиду многообразия процессов, осуществляемых в кипящем слое катализатора, и специфики условий работы контактных аппаратов для каждого конкретного случая приводить единую методику их расчета не всегда представляется возможным. По этой причине материал настоящего раздела не претендует на универсальность использования. Цель его — дать последовательное и по возможности достаточное обоснование выбора или расчета основных гидродинамических, тепловых и массообменных параметров, определяющих конструктивные особенности реакторов, в которых проводится тот или иной каталитический процесс. [c.253]

Особенно большую роль гидродинамические условия играют ири осуществлении жидкофазного гидрокрекинга в присутствии суспензированных порошкообразных катализаторов. В этих условиях возникают значительные внешнедиффузионные и гидродинамические осложнения из-за неизбежного вспенивания водородом реагирующей жидкости со взвешенным в ней катализатором. Вспенивание должно ухудшать каталитическое и термическое расщепление сырья, так как оно уменьшает содержание катализатора в единице объема реактора и сокращает длительность пребывания в нем реагирующей жидкости. Однако вспенивание благоприятствует реакции гидрирования, поскольку способствует увеличению поверхности раздела фаз и облегчает подвод водорода к активной поверхности катализатора. [c.159]

Конструктивно химические реакторы могут иметь различную форму и устройство, так как в них осуществляются разнообразные химические и физические процессы, протекающие в сложных условиях массо- и теплопередачи. При проектировании химических реакторов учитывают агрегатное состояние компонентов, гидродинамический режим, тепловой режим (выделение или поглощение тепла), периодичность процесса, наличие или отсутствие катализатора и другие особенности процесса. [c.125]

К основным типам моделей относятся физические и математические. В ходе физического моделирования создаются установки,, сохраняющие в той или иной степени физическую природу изучаемого явления физические модели обычно сходны с оригиналами и по геометрической форме, а отличаются от него лишь значениями параметров. Физическое моделирование является одним из основных методов моделирования химико-технологических процессов, особенно таких сложных процессов, как каталитическая реакция во взвешенном (кипящем) слое катализатора. Физическое моделирование незаменимо также при моделировании геометрии промышленных реакторов и протекающих в них гидродинамических процессов. При этом связь между параметрами системы обычно установлена лишь функционально и определяется эмпирически. [c.321]

Особенно просто можно решить проблему движения катализатора, если применить экономичный электрод, подробно описанный в разд. 7.3. Этот электрод содержит тонкий слой ДСК-материала, прочно напеченный на пластинку или проволочную сетку. Если в качестве носителя используется пластинка, то катализатор может подвергаться любым перемещениям. При этом катализатору можно придать необходимый гидродинамический профиль, если, например, нужно улучшить массообмен с помощью турбулизации пограничного слоя на подвижном катализаторе. [c.317]

Особенно большое влияние на соотношение выходов оказывают гидродинамические условия. Так, например, циркуляция в зоне реакции, имеющая место при псевдожидких катализаторах с режимом кипящего слоя, резко снижает выход бензина, а выход газа растет. [c.391]

При работе с псевдожидкими катализаторами трудно найти какие-либо отличия регенераторов от реакторов. Однако все же в них имеются некоторые особенности,/присущие гидродинамическим ре- [c.402]

Значимость точного контроля температуры в зоне катализа и возникающие при этом затруднения освещались в п. 4 4 главы II и не требуют повторного рассмотрения. Что касается моделирования промышленных гидравлических режимов в лабораторных условиях, то оно представляет еще большие трудности, а иногда просто невыполнимо. Поэтому во многих случаях приходится руководствоваться только постоянством гидродинамических режимов во всех опытах. Особенно большое значение это условие имеет для многофазных процессов. Однако оно весьма важно и в других, даже сравнительно простых, случаях. Так, при изучении газовых мономолекулярных реакций над твердыми катализаторами в проточных условиях при переходных от ламинарного к турбулентному режимах нередко наблюдаются значения коэфициента р в уравнении (2. 1. 59), большие, чем единица теоретически же р может изменяться от —сс до 1. Это отступление обычно отмечается в тех случаях, когда все опыты ведутся в одном и том же реакторе с постоянной загрузкой катализатора. В этих условиях при уменьшении объемных скоростей происходит соответствующее снижение линейных скоростей (и параметров Рейнольдса). [c.422]

В процессах с движущимся катализатором (типа термофор), а особенно в кипящем слое, влияние гидродинамических факторов еще сильнее, чем в процессах с неподвижным слоем катализатора. Поэтому при их разработке целесообразно исследовать различные стороны процесса отдельно. Активность и стабильность катализатора и кинетику химических превращений наиболее удобно исследовать на проточно-циркуляционных или других безградиентных установках. Такие вопросы, как истираемость катализатора, скорость падения активности, условия регенерации, также следует изучать в специальных условиях. [c.375]

Реакционные устройства классифицируются по следующим признакам по характеру действия - периодические и непрерывные в зависимости от направлений потоков реагентов или катализаторов — прямоточные, противоточные и ступенчато-противоточные в зависимости от гидродинамических особенностей — аппараты идеального вытеснения, идеального смешения и частичного смешения по термодинамическим признакам — реакторы изотермические, адиабатические и политропи-ческие по назначению — реакторы риформинга, каталитического крекинга, гидрокрекинга, регенераторы, коксовые камеры, реакционные змеевики печи пиролиза и т.д. [c.621]

Из общих соображений следует, что скорость реакций во взвешенном слое, вообще говоря, должна отличаться от скорости реакций в реакторе с неподвижным катализатором. В самом деле, такие факторы, как перемешивание частиц катализатора и газа, проскок газа в виде пузырей и большая пористость слоя должны оказывать существенное влияние на скорость реакций при проведении процесса во взвешенном слое. В свою очередь, перемешивание (т. е. выравнивание концентрации по высоте слоя) и проскок газа определяются гидродинамическими условиями, т. е. зависят в общем случае от линейной скорости газа, высоты слоя, размера частиц и т. д. Следовательно, количественные закономерности и отличительные особенности реакций во взвешенном слое могут быть установлены путем сравнительного изучения скоростей реакций в неподвижном и взвешенном слоях и определения количе- [c.49]

На основании гидродинамических характеристик реакторов полученные зависимости по дегидрированию бутана во взвешенном слое катализатора К-5 качественно объясняются довольно просто. Все отличительные особенности процесса дегидрирования во взвешенном слое вызываются главным образом перемешиванием катализатора и проскоком газа, которые, в свою очередь, зависят от линейной скорости, отношения H/D, ср и других факторов. [c.70]

Характерной особенностью автотермических шахтных конверторов, работающих под давлением 2,0—4,0 МПа, является повышенная реакционно-гидродинамическая неустойчивость. С увеличением давления процесса амплитуда колебаний температур в газовом потоке увеличивается. Под влиянием резких тепловых ударов может происходить разрушение наименее прочных гранул в лобовом слое, сопровождающееся усадкой объема катализатора, ростом гидравлического сопротивления и увеличением вероятности сгорания диффузора смесителя. При использовании катализаторов типа ГИАП-3 в парокислородных конверторах метана, работающих при давлении, близком к атмосферному, срок службы этих катализаторов достигает 5—7 лет. В парокислородных конверторах под давлением 2—3 МПа их срок службы резко сокращается. Недостаточная термостойкость катализаторов типа ГИАП-3 см. табл. П.11) не позволяет использовать их в конверторах, работающих при повышенном давлении. [c.75]

Вид функции (0) определяется особенностями гидродинамического режима в аппарате, т. е. структурой потока рассматриваемой смеси в слое катализатора. Следовательно, формула (3.2.3) позволяет непосредственно учесть влияние гидродинамической обстановки в аппарате на величину выходной концентрации целевого компонента. [c.160]

До сих пор мы рассматривали задачи построения модели по данным достаточно точных и многокоординатных измерений. Обычно это были данные лабораторных измерений. Переход к модели непрерывной установки производился с учетом закономерностей, характеризующих гидродинамическую структуру потоков и особенности теплопередачи. Довольно распространенной на практике является ситуация, когда данные лабораторных исследований отсутствуют. Чем это объясняется Конечно, не тем, что они не проводились вообще и проектирование велось без лабораторных исследований (это маловероятно). Скорее всего, это связано с тем, что за многие годы функционирования промышленного процесса в него на ходу были внесены такие многочисленные коррективы и изменения (вплоть до замены катализатора, растворителя и т.д.), что имеющиеся данные лабораторных исследований непригодны для составления модели. В то же время существует возможность измерения ряда параметров непосредственно в условиях промышленного производства с Дальнейшим построением эмпирической модели процесса. [c.90]

Катализаторы, которые предполагается использовать в процессах обезвреживания, должны обладать достаточной механической прочностью. В процессе эксплуатации катализатор может подвергаться различным механическим воздействиям. В неподвижном слое основной вид разрушающего воздействия на катализатор-статическая нагрузка, особенно в нижнем слое. Если используется система с движущимся слоем катализатора, то катализатор может разрушаться в результате трения зерен о стенки реактора и друг о друга. Образующиеся при разрушении мелкие частицы, во-первых, уносятся с потоком газа, что создает повышенный расход катализатора, и, во-вторых, препятствуют нормальной работе аппаратов, создавая в них дополнительное гидродинамическое сопротивление. Прочность пористого дисперсного твердого тела, каким является катализатор, определяется не только прочностью частиц, образующих это тело, но и характером контакта между ними и их числом. В зависимости от условий приготовления катализаторов образуются различные структуры-коагуляционные или кристаллизационные. В случае коагуляционных структур прочность катализаторов мала из-за наличия в таких структурах прослойки воды между частицами и большой подвижности последних вследствие этого. В кристаллической структуре частицы свариваются между собой прочными контактами с образованием каркасов. Прочность катализаторов в этом случае резко возра- [c.10]

Поведение жидкости п газа в пористых средах представляет интерес в связи с целым рядом задач, относящихся к подземной гидрогазодинамике, ртутной порометрии и химической технологии. Особенно актуальны исследования процессов в пористых катализаторах, где на фоне гидродинамических явлений протекают химические или электрохимические реакции. Примером такой системы могут служить топливные элементы — весьма перспективные п усиленно разрабатываемые в настоящее время устройства, позволяющие осуществлять прямое преобразование химической энергии в электрическую. [c.2]

Поведение жидкости и газа в пористых средах представляет интерес в связи с целым рядом задач, возникающих при изучении подземной гидро-газодинамики, ртутной порометрии и химической технологии. Особенно актуальны исследования процессов в пористых катализаторах, где на фоне гидродинамических явлений протекают химические или электрохимические реакции. [c.3]

Ле-Шателье для обратимых реакций, протекающих с увеличением объема, снижение давления должно способствовать повышению степени превращения. Зависимости степени превращения от температуры для разных давлений, приведенные на рис. 6 и 7, подтверждают этот вывод. По этой причине в промышленности процессы дегидрирования стремятся проводить при пониженных давлениях. Особенно необходимо снижение давления при дегидрировании олефинов и алкилароматических углеводородов. Иногда вместо применения вакуума удобно разбавить реакционную смесь инертным газом или паром, что также ведет к снижению равновесной степени конверсии. Так как водород смещает равновесие в сторону гидрирования, а другие газы затрудняют выделение целевых продуктов, то на практике, когда позволяет природа катализатора, применяют перегретый водяной пар, сохраняя общее давление близким или несколько большим атмосферного, чтобы преодолеть гидродинамическое сопротивление слоя катализатора. [c.71]

Несмотря на известную простоту применения диффузионной модели для описания химических процессов, все же ее уравнения нельзя пока считать достаточно обоснованными, что особенно проявляется при анализе распределения времени пребывания в жидкофазных реакторах с насадкой. В этих реакторах с помощью вероятностных характеристик, полученных на основе уравнений диффузионной модели, не удается объяснить ни характер деформации (асимметрии) кривой распределения, ни аномалии в величине коэффициента продольного переноса. Поэюму был выдвинут ряд диффузионных моделей, которые физически более точно и совершенно отражают гидродинамическую обстановку в слое катализатора. Две из них [40, 41, 143], учитывающие застойные зоны, рассмотрены ниже. [c.76]

Эффективность работы реакционных устройств и их размеры в значительной стенени предопределяются гидродинамическим режимом, поэтому выбор и обоснование этого режима и соответствующие гидродинамические расчеты являются ва-,кнейшим элементом конструирования оборудования, в котором осуществляется химическая реакция. Во многих реакционных устройствах процесс осуществляется при контактировании наров, газов или -/кидкостей с твердым гранулированным или порошкообразным материалом, являющимся катализатором, реагентом или теплоносителем. Это вносит ряд существенных особенностей в гидродинамический режим и методы расчета. В этой связи в настоящолг разделе рассмотрены некоторые общие закономерности гидродинамики таких систем. [c.598]

Твердая фаза (катализаторы), используемая в процессе каталитического крекинга, является полидисперсной, что усложняет гидродинамический режим газокатализаторного потока п влияет на изменение скоростей отдельных фракций сыпучего материала [60]. При увеличении концентрации влияние полидисперсности становится менее заметным. Для концентрации твердой фазы, превышающей определенную величину, частота соударений частиц и их ударов о стенки трубопровода снижается, так как вдоль стенок трубы начинает двигаться поток сыпучего материала, где радиальное перемещение отдельных твердых частиц ограничено. При этом наблюдается значительная неравномерность средних концентраций твердой фазы не только в различных точках матерналопрово-да, но и в определенном месте [55, 73]. В сплу особенностей транспорта материала полидисперсного состава в газокатализа-торном потоке образуются местные повышения илл, наоборот, понижения концентрации твердых частиц, изменяющие концентрационное поле. Образующиеся локальные неравномерности имеют случайный характер и зависят от скорости газа и полидисперсности твердой фазы [74]. При этом сохраняются условия образования концентрационных полей с определенной конфигурацией профиля твердой фазы. [c.184]

Существенная особенность химико-технологическцх процессов состоит в том, что совокупность составляющих их явлений носит детерми-нированно-стохастическую природу, проявляющуюся в наложении стохастических особенностей гидродинамической обстановки в. аппарате на процессы массо-, теплопереноса и химического превращения. Это объясняется случайным взаимодействием составляющих компонентов фаз (соударением частиц, их дроблением, коалесценцией, случайным блужданием по объему аппарата) или случайным характером геометрии граничных успо-вий в аппарате (случайное расположение элементов беспорядочно уложенной насадки, зерен катализатора, производственная ориентация межфазной границы движущихся сред и т.п.). [c.6]

Ко второму виду относятся создаваемые в последние годы, блочные (или монолитные) носители, представляющие компактное тело, пронизанное большим числом каналов (обычно параллельных). В поперечном сечении блоки напоминают пчелиные соты. К блочным носителям относятся катализаторы фирмы Гудри , представляющие набор фарфоровых стержней, скрепленных между собой с торцов фарфоровыми пластинками. К этому же виду носителей относятся металлические сетки. Основные преимущества монолитных носителей заключаются в существенном снижении гидродинамического сопротивления, улучшении теплообмена в реакторах, а также в уменьшении расхода катализатора за счет его истирания, особенно в автомобильных нейтрализаторах. [c.24]

Целесообразно отдельно исследовать гидродинамические характеристики аппарата. Однако практически последнее редко удается осуществить и поэтоРу1у пока нельзя обойтись без предварительного моделирования процесса в целом в лабораторных условиях. Поскольку при этом целью является фактически исследование не катализатора, а аппарата, то лабораторную аппаратуру желательно выполнять в наибольщих возможных размерах, чтобы устранить влияние стенок и других особенностей малых аппаратов. [c.375]

Скорость жидкофазного окисления парафина зависит от многих факторов — от концентрации катализатора, температуры, парциального давления кислорода, линейной скорости газа-окислителя и даже от размера отверстий, через которые газ барботирует в реакционную массу. В промышленности концентрация катализатора ограничивается 0,2—0,3 вес. % КМИО4 (около 0,10 вес. % в пересчете на Мп). При повышении температуры скорость процесса возрастает. Так, одинаковая глубина превращения (30—35%) достигается при 80 °С за 110 ч, при 100 °С — за 38 ч, при 110 °С — за 24 ч. С ростом температуры возможен переход реакции в диффузионную область, вследствие чего большое значение приобретает гидродинамический режим в реакторе. Перечисленные факторы оказывают влияние не только на скорость реакции, но и на состав образующихся веществ, на выход и качество целевой фракции высших кислот. В оксидате наряду с целевыми монокарбоновыми кислотами всегда содержатся промежуточные продукты окисления (спирты и кетоны), а также сложные эфиры, лактоны, кето- и оксикарбоновые кислоты, дикарбоновые кислоты и т. д. Примеси других кислот, особенно оксикарбоновых, нежелательны. Количество их зависит в основном от глубины окисления и температуры, но заметную роль играют и гидродинамические параметры, влияющие на скорость обновления поверхности раздела фаз и степень окисления продуктов в слоях жидкости, непосредственно примыкающих к пузырькам газа-окислителя. [c.531]

Обсуждая результаты исследований гидродинамических закономерностей движения жидкости в реакторах с твердой загрузкой, отметим еще одну особенность. При апроксимировании аппарата с катализатором той или иной гидродинамической моделью определяющим параметром является Я/Dp. Установление влияния этого параметра на структуру потока жидкости важно не только для оценки гидродинамического режима [c.155]

При моделировании, расчете и оптимизации работы реакторов стремятся применить идеальные гидродинамические модели полного омешения или идеалыного вытеснения (ом. с. 283). Для реакторов со стационарным (фильтрующим) слоем катализатора во многих случаях применима модель идеального вытеснения при адиабатическом или политермическом температурном режиме. Для описания каталитических процессов в аппаратах КС непригодны идеальные модели смешения и вытеснения. Наличие газовых пустот (пузырей) в слое катализатора и перемешивание газа и твердых частиц усложняют протекание химических процессов. Это обстоятельство находит отражение в математических моделях реакторов для таких систем, называемых двухфазными. Особенностями таких моделей является то, что реакция не протекает в зоне пузырей, а изменение концентрации реагирующих веществ происходит за счет массообмена с плотной частью слоя. В настоящее время для расчета реакторов КС широко используется так называемая пузырчатая модель, которая была исследована на процессе окисления 50г и дала хорошую сходимость с экспериментом в варианте, когда в плотной части слоя происходит полное смешение. В связи с этим можно рекомендовать эту модель для расчета и оптимизации каталитических реакторов КС окисления 50г в первой ступенп контактирования системы ДК/ДА, при этом слои катализатора изотермичны по высоте. Расчет высот слоев катализатора сводится к решению системы уравнений [c.266]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология