Реактор контактные с неподвижным катализатором

Термостойкость катализатора в течение длительного времени при температурах эксплуатации имеет особенно большое значение для реакторов с неподвижным катализатором, где температура неизбежно изменяется в значительных пределах. Режим кипящего слоя близок к изотермическому, но и в этих условиях катализатор должен обладать соответствующей термостойкостью. При высоких температурах в контактной массе могут происходить химические процессы рекристаллизации [32, 57] с образованием неактивных кристаллов, а также огрубление структуры зерен без изменения химического состава кристаллов, уменьшение их удельной поверхности и даже спекание. Это типичные причины снижения активности катализатора. [c.62]

В контактных реакторах с неподвижным слоем катализатора условия полного вытеснения выполняются только частично. Несмотря на то, что скорость имеет близкий к плоскому профиль, возможно появление значительной разности температур, а также концентраций в поперечном сечении аппарата. [c.296]

Трубчатый реактор с неподвижным слоем катализатора. Реакторы с заполнением используются преимущественно для проведения каталитических реакций (контактные аппараты). [c.466]

Многоуровневый иерархический подход с позиций современного системного анализа к построению математических моделей позволяет предсказывать условия протекания процесса в аппаратах любого типа, размера и мощности, так как построенные таким образом модели и коэффициенты этих моделей позволяют корректно учесть изменения масштаба как отдельных зон, так и реактора в целом. Конечно, данный подход весьма непрост в исполнении. Чтобы сделать его доступным для широкого круга специалистов, необходимо сразу взять ориентацию на использование интеллектуальных вычислительных комплексов, которые должны выполнять значительную часть интеллектуальной деятельности по выработке и принятию промежуточных решений. Спрашивается, каков конкретный характер этих промежуточных решений Наглядные примеры логически обоснованных шагов принятия решений, позволяющих целенаправленно переходить от структурных схем к конкретным математическим моделям реакторов с неподвижным слоем катализатора, содержатся, например, в работе [4]. Построенные в ней математические модели в виде блоков функциональных операторов гетерогенно-каталитического процесса совместно с дополнительными условиями представлены как закономерные логические следствия продвижения ЛПР по сложной сети логических выводов с четким обоснованием принимаемых решений на каждом промежуточном этапе. Каждый частный случай математической модели контактного аппарата, приводимый в [4], сопровождается четко определенной системой физических допущений и ограничений, поэтому итоговые математические модели являются не только адекватными объекту, но обладают большой прогнозирующей способностью. Приведенная в работе [4] логика принятия промежуточных решений при синтезе математических описаний гетеро- [c.224]

Приведем несколько примеров. Так, при окислении метанола в формальдегид в комбинированном реакторе значительное влияние на технологический режим в трубчатой части аппарата оказывают неоднородности температуры хладоагента и активности катализатора . Это справедливо для всех трубчатых реакторов при осуществлении в них сильно экзотермических процессов. В адиабатической части аппарата температура на выходе из слоя катализатора и избирательность процесса зависят главным образом от неоднородностей начальной степени превращения метанола перед слоем и активности катализатора (особенно от соотношения констант полезной и побочной реакций). Очень чувствительны к неравномерному распределению температуры и концентраций контактные аппараты с адиабатическими слоями неподвижного катализатора и промежуточным отводом тепла, предназначенные для окисления двуокиси серы в производстве серной кислоты. Значительное влияние на достижение высоких конечных степеней превращения оказывают неоднородности в последних слоях этих реакторов. Сказанное выше справедливо и для других процессов, когда необходимо приблизиться к равновесию или достигнуть высокой степени превращения. [c.504]

К настоящему времени полнее всего разработаны основы математического моделирования химических реакторов с неподвижным слоем катализатора, работающих в стационарном режиме. Прп решении таких задач, как моделирование процессов, протекающих на катализаторе с изменяющейся во времени активностью, ведение процесса в искусственно создаваемых нестационарных условиях, оптимальный пуск н остановка реактора, исследование устойчивости химических процессов, разработка системы автоматического управления и другие, важно знать динамические свойства разрабатываемого контактного аппарата. Для этого необходимо построить и исследовать математическую модель протекающего в реакторе нестационарного процесса [И]. В настоящей работе, посвященной разработке реакторов с неподвижным слоем катализатора на основе методов математического моделирования, вопросы, связанные с нестационарными процессами, будут излагаться наиболее подробно. [c.6]

В сборнике представлены новые экспериментальные и теоретические результаты исследования структуры зернистого слоя и фильтрующегося потока, аэродинамики и механики сыпучих материалов применительно к химической технологии. Рассмотрено влияние пространственных аэродинамических неоднородностей и неоднородностей структуры зернистых слоев на работу контактных аппаратов и предложены пути создания однородных условий работы реакторов с неподвижными слоями катализатора. [c.2]

Температура зажигания контактных ванадиевых масс составляет 380—420°С и зависит от состава контактируемого газа, повышаясь с уменьшением содержания в нем кислорода. Контактные массы должны находиться в таком состоянии, чтобы были обеспечены минимальное гидравлическое сопротивление потоку газа и возможность диффузии компонентов через слой катализатора. Для этого контактные массы для реакторов с неподвижным слоем катализатора формуются в виде гранул, таблеток или колец, средним диаметром около 5 мм, а для реакторов кипяш его слоя в виде шариков диаметром около 1 мм. [c.166]

Первые установки каталитического крекинга представляли собой реакторы с неподвижным слоем катализатора. Сквозь слой катализатора были пропущены трубки, по которым циркулировали расплавленные соли. Вследствие непрерывного осаждения продуктов коксообразования на поверхности катализатора рабочий период между регенерациями составлял 10 мин, причем в течение этого периода выход продукта постоянно падал. В результате установка для фракционного разделения продуктов крекинга работала также периодически, а следовательно, неэффективно. Непрерывное течение процесса при периодическом режиме работы отдельных реакторов и- необходимая производственная мощность достигались созданием контактного узла, состоящего из двенадцати, аппаратов. С целью равномерного распределения сырья по всем реакторам исходная смесь подавалась в установку в виде паров. По мере старения катализатора и снижения активности производительность установки падала. [c.44]

Главным недостатком взвешенного слоя по сравнению с неподвижным является снижение движущей силы процесса вследствие более полного перемешивания газа, а также из-за прохождения части газа через слой в виде крупных пузырей. Как было показано, снижение движущей силы пропорционально степеии превращения в данном слое она сильно снижается при высокой степени превращения в одном слое (см. гл. II). Применение многослойных аппаратов позволяет сблизить движущую силу процесса в аппаратах со взвешенным и неподвижным катализатором и одновременно приблизить температурный режим к оптимальному. Для некоторого снижения степени перемешивания и разбивания крупных пузырей помещают во взвешенном слое насадки различных видов. Однако это усложняет конструкцию реактора. Другой недостаток — истирание зерен катализатора, особенно острых углов и ребер. Для взвешенного слоя необходимы высокопрочные, износоустойчивые, мелкозернистые контактные массы, те же контактные массы, которые используются в неподвижном слое, как правило, не применимы. [c.247]

Условия проведения процесса. Процесс окисления этилена в неподвижном слое катализатора обычно проводится в трубчатом аппарате, причем через трубки, заполненные катализатором, пропускается реакционная газовая смесь, а выделяющееся тепло снимается теплоносителем, находящимся в меж-трубном пространстве. В первые годы разработки процесса, когда катализатор еще не формовали, а применяли в виде порошка, нанесенного на стенки реактора, контактные трубки имели щелевую формуй . Были предложены также реакторы с концентрически расположенными трубками в таких реакторах катализатор загружали в кольцевое пространство между трубками. [c.232]

Особенности контактных аппаратов, находящих наибольщее применение в промышленности, в значительной степени зависят от конструктивного оформления теплообменных устройств и способа отвода или подвода теплоты. Примером служат реакторы с неподвижным слоем катализатора, которые могут быть использованы для проведения почти всех типов каталитических реакций аппараты с периодическим подводом и отводом теплоты аппараты с внешними теплообменниками аппараты с внутренними теплообменниками — полочные (ступенчатый теплообмен) трубчатые (непрерывный теплообмен) комбинированные. [c.487]

Можно провести условную аналогию между описанным выше процессом изомеризации и процессом, протекающим в контактном аппарате сернокислотной системы. В процессе изомеризации пары бутана превращаются в изобутан, в контактном аппарате газообразный S0.2 окисляется в SOg в обоих случаях должна достигаться максимальная степень превращения оба реактора заполнены неподвижным, постепенно стареющим катализатором, и Б обоих случаях требуется найти температуру, при которой реакции протекают с максимальной степенью превращения. Поэтому описанный выше метод может быть также применен для оптимизации процесса контактирования SOj. [c.301]

Дегидрирование ведут в адиабатических контактных аппаратах (реакторах), в неподвижном слое катализатора Р-1 в токе перегретого водяного пара (разбавление 1 3 по массе), при температуре 518—580° С и давлении 0,65 ат. Углеводородная шихта (смесь свежего и возвратного изопропилбензола) со склада насосом подается в трубчатый испаритель на испарение в токе водяного пара, что позволяет снизить температуру кипения изопропилбензола (смеси) до 120°С. Перегретые до 550°С пары шихты и водяного пара поступают в реактор. [c.244]

Проектируя контактный реактор, следует прежде всего задаться необходимым количеством катализатора и размерами реактора, достаточными для получения нужного количества продукта и достижения определенной степени превращения. При неподвижном слое все эти величины жестко взаимосвязаны. В псевдоожиженном слое эта зависимость усложняется, так как плотность слоя зависит от скорости потока газа. [c.139]

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]

Этн факты показывают, каким важным фактором для обеспечения оптимальных условий работы контактных аппаратов с неподвижными слоями, особенно для процессов с высокой параметрической чувствительностью, является способ загрузки катализатора в реактор. [c.10]

В промышленности дегидрирование бутана осуществляют в трубчатых контактных аппаратах с внешним обогревом и неподвижным слоем катализатора, размещаемого в трубках в трубчатых контактных аппаратах с внешним обогревом и движущимся катализатором внутри трубок в контактных аппаратах без внешнего обогрева в неподвижном слое катализатора в контактных аппаратах без внешнего обогрева с движущимся шариковым катализатором и в реакторах кипящего слоя. [c.220]

Химические реакторы для проведения гетерогенно-катали-тических процессов называются контактными аппаратами. В зависимости от состояния катализатора и режима его движения в аппарате, они делятся на контактные аппараты с неподвижным слоем катализатора, контактные аппараты с движущимся слоем и контактные аппараты с псевдоожиженным слоем. [c.133]

Контактные аппараты с неподвижным слоем катализатора (контактной массы) выполняются в виде реакторов типа РИВ-Н. Контактная масса в них размещается в несколько слоев на полках (полочные аппараты) или в трубах (трубчатые аппараты). Многополочные контактные аппараты, содержащие несколько слоев катализатора (рис. 11.1), применяются в процессах с высоким положительным или отрицательным тепловым эффектом. Для поддержания оптимального теплового режима процесса реакционная смесь [c.133]

Реакторы или контактные аппараты для каталитического окисления оксида серы (IV) по своей конструкции делятся на аппараты с неподвижным слоем катализатора (полочные или фильтрующие), в которых контактная масса расположена в 4-5 слоях, и аппараты кипящего слоя. Отвод тепла после прохождения газом каждого слоя катализатора осуществляется путем введения в аппарат холодного газа или воздуха, или с помощью встроенных в аппарат или вынесенных отдельно теплообменников. [c.168]

При рассмотрении основных типов реакционной аппаратуры, предназначенной для проведения контактно-каталитических про-. цессов, целесообразно исходить из классификации реакторов по степени подвижности катализатора (неподвижный слой, псевдо-ожиженное состояние, движущийся слой). [c.400]

Выбор типа контактного аппарата с неподвижным слоем катализатора основан в первую очередь на учете температурного режима процесса. Конструктивное оформление реактора определяется величиной и знаком теплового эффекта реакции. [c.400]

Процесс ведут в контактном аппарате с неподвижным слоем катализатора или в реакторе с кипящим слоем катализатора. Реакторы оборудованы системой охлаждения, отводящей тепло реакции. Газы, выходящие из реактора, охлаждают в конденсаторах, где антрахинон кристаллизуется, а затем поступает на очистку. [c.178]

Нафталино-воздущную смесь пропускают через контактный аппарат с неподвижным слоем катализатора или реактор с кипящим слоем катализатора. Реакторы оборудованы системой охлаждения для отвода тепла реакции. Газы, выходящие из реактора, охлаждают в конденсаторах. Фталевый ангидрид кристаллизуется и передается на очистку. Для очистки его нагревают с концентрированной серной кислотой, а затем перегоняют при пониженном давлении. [c.199]

Контактный аппарат для отвода тепла сильно экзотермической реакции должен обладать высокоразвитой поверхностью теплообмена. В последнее время для проведения процесса окисления о-ксилола или нафталина до фталевого ангидрида начали применять реакторы с псевдоожиженным слоем катализатора (рис. 133), в которых коэффициент теплоотдачи от реакционных газов к поверхности теплообмена во много раз больше, чем в контактных аппаратах с неподвижным слоем катализатора (рис. 134). [c.358]

Как видно из описания катализа в кипящем слое и реакторов КС, в условиях катализа кипящий слой отличается от неподвижного скоростью процесса, устойчивостью работы слоя во времени, возможностью замены и регенерации катализатора, способами отвода или подвода теплоты в зону катализа. Рассмотрим эти основные характеристики для свободного и организованного кипящего слоя в цилиндрических контактных аппаратах. [c.99]

Преимуш,ество же реакторов КС сказывается в устойчивости гидравлического сопротивления АР. Тогда как АР фильтрующего слоя непрерывно и, как правило, сильно возрастает в течение времени вследствие засорения пылью, разрушения зерен и слеживания (спекания) их в сплошные крупные агрегаты. Так, гидравлическое сопротивление первой полки контактного аппарата для окисления SO 2 даже при тонкой очистке и осушке газа возрастает в течение года в 1,5—2 раза. Еще быстрее обычно увеличивается гидравлическое сопротивление трубчатых аппаратов (см. рис. II.7) с неподвижным слоем катализатора. При этом неизбежно понижается выход продукта и производительность реактора. [c.111]

По состоянию катализатора реакторы для контактно-каталитических процессов могут быть разделены на группы аппараты с неподвижным слоем катализатора аппараты с движущимся слоем катализатора аппараты с кипящим слоем катализатора. [c.67]

По состоянию катализатора реакторы для контактно-каталитических процессов могут быть разделены на следующие группы 1) аппараты с неподвижным слоем катализатора 2) аппараты с движущимся слоем катализатора 3) аппараты с кипящим (псевдоожиженным) слоем катализатора. Использование аппарата одной из перечисленных групп для осуществления реакции определяется условиями ее проведения. [c.58]

Рассмотрены вопросы устойчивости и автотермичности реакторов, расчета оптимальных режимов. В качестве примеров для изучения взяты реакторы с неподвижным слоем, прежде всего реакторы для синтеза аммиака и окисления двуокиси серы, играющие наиболее важную роль в химической промышленности. Приведены также расчеты реакторов с псевдоожиженным слоем (основы теории псевдоожил ення являются предметом ряда специальных монографий и здесь не излагаются). Из контактных аппаратов других типов приведены колонны Кёлбела с катализатором, суспендированным в жидкости. В книге не рассматривались реакции, осуществляющиеся в жидкой фазе с взвешенным в ней катализатором. В конце книги кратко излагаются вопросы оптимизации реакторов, а также применения электронно-вычислительных и аналоговых машин. [c.10]

Смесь этилена, воздуха, рециркулирующего газа (3—5% (об.) этилена] компримируется в 1 до (9—22)-10 Па и направляется в контактный аппарат 2 — реактор с неподвижным слоем серебряного катализатора (рис. 1Х-7) [110]. Для поддержания температуры в пределах 104—149 °С используется циркулирующий газ. Выделяющийся из реакторов газ охлаждается в теплообменнике и компримируется в 3. Охлажденный газ направляется в скруббер 4, в котором втиленоксид промывается водой. Неабсорбированный газ представляет собой в основном непрореагировавшие этилен и кислород. Часть этой смеси возвращается в реактор, а другая часть нагревается в теплообменнике и направляется во второй реактор 5, где завершается процесс окисления. Продукты реакции подаются в скруббер 6, где этиленоксид абсорбируется водой. Несконден-сировавшиеся газы подвергаются в дальнейшем очистке. Разбавленные растворы этиленоксида в воде из обоих скрубберов [c.270]

Структура слоя катализатора в ее влияние на аэродинамику контактного аннарата. Клеиов О. П., Матрос Ю. Ш.— Аэродинамика химических реакторов с неподвижными слоями катализатора. Новосибирск Наука, 1985. [c.173]

Общие принципы. Математические модели сложных объектов, построенные на основе системного подхода, всегда иерархич-ны. Верхним, шестым уровнем модели реактора с неподвижным слоем катализатора является математическое описание химического цеха или агрегата, рассматриваемого как система большого масштаба. Эта система состоит из значительного числа взаимосвязанных процессов, реализуемых в различных аппаратах. Математическая модель процессов в реакторе (пятый уровень — модель контактного аппарата) входит как составная часть в математическую модель агрегата в целом. Несмотря на большое многообразие схем контактных аппаратов, есть в них одна общая часть — слой катализатора (четвертый уровень), математическое описание которого входит как основная часть в модель реактора. Другие составные части модели представляют собою различные теплообменные устройства, котлы-утилизаторы, смесители, распределители. При создании математической модели реактора учитывают взаимное расположение слоев катализатора, наличие рецикла вещества и (или) тепла внутри контактного отделения. [c.66]

Примерами непрерывных термических процессов являются пиролиз и легкий крекинг в трубчатых печах, контактное коксование. Все эти процессы характеризуются продолжительностью не-прерьптой работы промышленного реактора от одного месяца до года. К непрерывным каталитическим процессам относятся к 1-талитнческиЁ крекинг, каталитический риформинг на платиновых катализаторах и др. Непрерывность, например, ироцесса каталитического крекинга достигается циркуляцией катализатора через систему реактор — регенератор. На установках каталитического риформинга (типа платформинг) катализатор находится в неподвижном состоянии, но побочные реакции уплотнения тормозятся циркуляцией водорода с высоким парциальным давлением. [c.83]

Аппараты со взвешенным (кипящим, псевдоожи-женным) слоем катализатора применяют взамен аппаратов с фильтрующим слоем. Принцип взвешенного слоя устраняет перечисленные недостатки и позволяет значительно упростить конструкцию контактных аппаратов. В аппаратах со взвешенным слоем применяется обычно мелкозернистый катализатор с диаметром частиц 0,1—2 мм. Взвешенный слой мелких частиц катализатора образуется в газовом (или жидком) потоке реагирующих веществ. Для этого газ пропускают снизу вверх через решетку, на которой находится катализатор, с такой скоростью, чтобы частицы катализатора пришли в движение и весь слой перешел из неподвижного во взвешенное состояние. Во взвешенном слое зерна катализатора передвигаются во всех направлениях, совершая линейное и вихревые движения, в результате ускоряется диффузия реагентов из ядра, потока к частицам катализатора. Внешний вид слоя напоминает кипящую жидкость. Он также пронизан пузырями газа, откуда и произошло название кипящий слой. Взвешенный слой обладает свойством текучести подобно жидкости. По степени перемешивания твердой фазы взвешенный слой в аппаратах малых размеров может приблил<ать-ся к модели полного перемешивания. Температурный режим в каталитических реакторах с кипящим слоем катализатора — изотермический. [c.245]

Методика. Исследование скорости дегидрирования бутана проводилось на установке проточного типа с неподвижным слоем катализатора, состоявшей из вертикальной электропечи с кварцевым реактором диаметром 2 мм, систем подачи и замера газовых потоков, а также системы для замера и регулирования температуры. В реактор загружали 3—10 мл катализатора с размером частиц около 0,7 мм. Применялся бутан чистотой 99,2—99,6%. Температура в середине слоя катализатора поддерживалась с точностью 1°. Было найдено [14], что в условиях опытов активность катализаторов достигает максимальной величины спустя 4—10 мин от начала подачи бутана и далее остается постоянной в течение 15—20 мин. Поэтому во всех опытах в первые 10 мин газ выбрасывался в атмосферу, а общая длительность дегидрирования составляла 20—25 мин. Регенерация катализатора после каждого опыта проводилась воздухом при строго постоянных условиях (650 С). Снижение начального давления бутана достигалось разбавлением его очищенным азотом. Выходы бутилена, избирательность и коэффициент увеличения объема газа рассчитывались по составу полученного контактного газа. Образующийся уголь в расчетах не принимался во внимание, что практически не сказывается на величине выходов за цикл, но приводит к небольшому завышению избирательности (не более, чем 1 отн.%). При таком расчете отклонение избирательности от 1 вызывается только крекингом и, следовательно, по этой величине избирательности легко рассчитать скорость крекинга. В расчетах принимается, что исходный бутан содержит 100% н - С4Н1д, а под содержанием н - С4Нд фактически понимается сумма н - С4Н8 и [c.72]

Кроме трубчатых, возможны и некоторые другие конструкции аппаратов с неподвижным слоем катализатора и теплообменом в зоне реакции. Иногда применяются так называемые пластинчатые аппараты, в последних катализатор находится между параллельными пластинами, противоположные стороны которых омываются теплоносителем. К такого типа аппаратам принадлежат так называемые контактные печи Грум-Гржимай-ло, широко применяемые в производстве синтетического каучука по Лебедеву. Теплоносителем в них служат топочные газы. В пластинчатых аппаратах, однако, отношение поверхности теплообмена к объему катализатора меньше, чем в трубчатых, а это ведет к снижению эффективности теплообмена. По этой же причине не рекомендуется применять трубчатые реакторы с катализатором в межтрубном пространстве. Наряду с названными применяют и другие аппараты с теплообменом в зоне реакции, но они конструктивно не менее сложны, чем трубчатые, и в большинстве случаев не обеспечивают улучшения теплового режима процесса. [c.170]

Двухстадийное дигидрирование н-бутана. На первой стадии в реакторе с кипящим слоем катализатора (СггОз на АЬОз) при 560—600°С образуются н-бутены. Их отделяют от непрореагировавшего бутана и дегидрируют в контактном аппарате с неподвижным слоем кальций-никель-фосфатного катализатора при 580—630°С [c.180]

На рис. 9 представлен современный контактный аппарат с выносными теплообменниками производительностью 1000 т/сут H2SO4. Диаметр контактного аппарата 12, общая высота 22 м. Контактные аппараты с неподвижным слоем катализатора с достаточной для практических целей точностью можно рассчитать как адиабатические реакторы идеального вытеснения. [c.29]

Контактный аппарат ФС шахтного типа является наиболее простой и распространенной конструкцией. Принципиальные схемы таких аппаратов показаны на рис. 6.48. Газовый поток поступает в реактор сверху или снизу и проходит через неподвижный слой катализатора (рис. 6.48, а), расположенного на решетке. Катализатор имеет форму шариков, таблеток, цилиндрических гранул или выполнен в виде сетки. Поскольку гидравлическое сопротивление аппарата возрастает с уменьшением размера частиц катализатора, то, как правило, используют крущ1ые гранулы катализатора с размером не менее 4—5 мм. Температура газа на входе в реакционную зону должна обеспечить автотермич-ное протекание процесса, а объем катализатора должен быть достаточен для достижения заданной степени превращения. [c.135]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология