Справочник химика 21

Химия и химическая технология

Статьи Рисунки Таблицы О сайте English

Теплообмен, реакторы с неподвижным слоем

    Теплообмен между неподвижным слоем катализатора и охлаждающими (или нагревающими) элементами весьма затруднен в виду низкой теплопроводности слоя. Поэтому в ряде процессов теплообменные элементы предпочитают ставить не в слое, а между слоями катализатора, что приводит к громоздкости реактора и трудности в его- Конструировании. В частности, эти трудности имеются при конструировании мощных реакторов для окисления сернистого газа в производстве серной кислоты (см. главу V). При установке теплообменных элементов в неподвижном слое катализатора или расположении катализатора в трубах (рис. 44) невозможно применять эффективные жидкие хладагенты, в частности, холодную воду для отвода тепла из слоя при экзотермическом процессе, так как вследствие плохой [c.105]


    Выполнение реактора с насадкой в виде нескольких слоев вместо одного большого слоя обусловливается требованием регулирования температуры посредством теплообмена, а иногда необходимостью улучшить распределение газового потока или уменьшить потери давления. Большинство реакторов с неподвижным слоем снабжено устройством для теплообмена (рис. Х1-17). Широко применяются автотермические процессы, в которых осуществляется теплообмен между исходной и конечной смесями. Комбинации различных способов теплообмена могут быть применены в одном и том же аппарате (см. рис. Х1-8). Еще одним примером реактора с неподвижным слоем катализатора служат реакторы для окисления аммиака (рис. Х1-18). [c.371]

Рис. Х1-17. Теплообмен в реакторах с неподвижным слоем Рис. Х1-17. Теплообмен в реакторах с неподвижным слоем
    Кроме трубчатых, возможны и другие конструкции аппаратов с неподвижным слоем катализатора и теплообменом в зоне реакции. В процессах, связанных с периодической регенерацией катализатора, конструкции реакторов особенно разнообразны. Это вызвано необходимостью приспособить конструкцию к зачастую резко различным условиям реакции и регенерации. [c.268]

    Прочность зерен катализатора должна обеспечивать его эксплуатацию в промышленном реакторе в течение нескольких лет [1, 2, 20]. В неподвижном слое катализатор теряет прочность вследствие изменения температур, эрозии газовым или жидкостным потоком реагентов, давления слоя вышележащих зерен, достигающего в трубчатых и шахтных реакторах высоты 5 м. В реакторах со взвешенным слоем катализатора и с движущимся катализатором под прочностью понимают прежде всего износоустойчивость зерен при ударах и трении их друг о друга, о стенки реактора и теплообменных элементов. [c.60]

    Отметим две модификации реакторов с неподвижным слоем катализатора, к которым применимы развитые ниже методы расчета. Иногда каталитические реакторы с внутренним теплообменом выполняют в виде кожухотрубных теплообменников, но катализатор размещают не в трубках, а в межтрубном пространстве. Так конструируют реакторы для высоких давлений, где важно эффективное использование объема аппарата, в частности реакторы синтеза аммиака и метанола. [c.29]


    Во многих случаях поток из одной секции попадает в другую, не подвергаясь никаким преобразованиям. Такая картина часто наблюдается в многоступенчатых реакторах с мешалкой или псевдоожиженным слоем катализатора, а также в комбинированных реакторах с неподвижным слоем катализатора, состоящих из адиабатических секций и секций с внутренним теплообменом. [c.52]

    Реакторы со сплошным неподвижным слоем катализатора работают в адиабатическом режиме, т. е. отсутствует теплообмен с [c.56]

    Прочность и износоустойчивость зерен катализатора должны обеспечить его эксплуатацию в промышленном реакторе в течение нескольких лет [17, 20, 40]. В неподвижном слое катализатор теряет прочность вследствие изменения температур, эрозии газовым или жидкостным потоком реагентов, давления слоя вышележащих зерен, достигающего в трубчатых и шахтных реакторах высоты 5 м. Прочность на раздавливание катализаторов неподвижного слоя колеблется от 0,7 до И МПа. В реакторах со взвешенным слоем катализатора и с движущимся катализатором под прочностью понимают прежде всего износоустойчивость зерен при ударах и трении их друг о друга, о стенки реактора и теплообменных элементов. Нормы истирания и уноса катализатора в виде пыли из реактора составляют для катализаторов кипящего слоя обычно 1—3 %. [c.53]

    В реакторах с неподвижным слоем интенсивный теплообмен может быть связан с высокой теплопроводностью твердого катализатора. В реакторах с кипящим слоем механизм выравнивания температуры в первую очередь обусловлен переносом тепла хаотически движущимися внутри слоя твердыми частицами, что почти во всех случаях обеспечивает практически полное выравнивание температуры по всему объему реактора. [c.147]

    Реакторы с неподвижным слоем катализатора. Наиболее распространены реакторы с неподвижным слоем катализатора, в которых теплообмен происходит через стенку, отделяющую катализатор и реакционный газ от тепло- или хладоносителя. Такие реакторы в большинстве своем вертикально расположенные кожухотрубчатые теплообменники, в которых катализатором заполняются трубки или межтрубное пространство соответственно теплоноситель движется в межтрубном пространстве или по трубкам. [c.119]

    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]

    Выполнение реактора с насадкой в виде нескольких слоев вместо одного большого слоя обусловливается требованием регулирования температуры посредством теплообмена, а иногда необходимостью улучшить распределение газового потока пли уменьшить потери давления. Большинство реакторов с неподвижным слоем снабжено устройством для теплообмена (рис. Х1-17). Широко применяются автотермические процессы, в которых осуществляется теплообмен между исходной и конечной смесями. [c.355]

    Следует подчеркнуть, что устойчивая работа химического процесса зависит прежде всего от постоянства исходных параметров — количества и состава сырья и температуры. Известны случаи, когда отдельные стадии и даже отдельные химические производства в течение многих суток непрерывно работают без регулирования. Так, например, при постоянных значениях основных параметров (количества газовой смеси, концентрации исходного реагента и температуры) каталитический реактор с неподвижным слоем катализатора может изменить свои показатели в результате заметного снижения активности катализатора, что иногда происходит после длительной работы (в производстве серной кислоты 1—2 года), или же в результате резкого снижения температуры окружающего воздуха (так как при этом изменяется теплообмен с окружающей средой, что влияет на температурный режим процесса). [c.228]

    Колонные реакторы бывают с неподвижным слоем катализатора, с движущимся катализатором (пылевидным или гранулированным), с перемешивающими устройствами или без них. Теплообмен в колонных реакторах осуществляют через рубашку или теплообменные поверхности, располагаемые внутри аппаратов. Реакторы колонного типа отличаются высокой производительностью и применяются часто. [c.216]

    Перенос теплоты через неподвижны слой дисперсного материала. При проведении каталитических реакций с выделением теплоты существенным становится вопрос об интенсивности отвода теплоты химического превращения от. внутренних точек неподвижного слоя к его периферии и теплоотвод от слоя к теплообменным поверхностям реактора. На практике стремятся не допустить перегрева дисперсного материала в центральных зонах слоя выше температуры, допустимой для данного катализатора. [c.149]


    В контактных аппаратах через неподвижный слой зернистого катализатора (как правило, с малой теплопроводностью) продувается газовая смесь, в результате чего в аппарате протекает экзотермическая или эндотермическая реакция. Эффективность работы реакторов этого типа существенно зависит от аэродинамики и теплового режима. Тепловой режим работы реактора определяется как теплообменом между газом и неподвижной насадкой (зернистым катализатором), так и теплообменом между газом и стенками реактора, через которые тепло отводится или подводится к реагирующим веществам из окружающей аппарат среды. [c.42]

    Таким образом, для того чтобы в реакторе с неподвижным или кипящим слоем катализатора создать оптимальный температурный режим, необходимо по мере протекания процесса отводить или подводить тепло, т. е. применять специальные теплообменные устройства. [c.175]

    Такая обработка ПАУ получила название регенерации в условиях пневмотранспорта. Прямоточное движение газов и ПАУ позволяет использовать экономичные высокотемпературные топки без опасения перегрева материала. Наиболее интенсивный теплообмен идет на первых 2—3 м трубчатого реактора. Измельчение АУ в пневмотранспорте, часто опасное в других случаях, для ПАУ не существенно. Для первоначального разрушения агломератов ПАУ в нижней части печи создают кипящий слой крупного песка или размещают неподвижные рассекающие и турбулизующие насадки. [c.156]

    Выше было показано, что эффективная теплопроводность кипящего слоя в сотни и тысячи раз больше, чем неподвижного. Коэффициенты теплоотдачи от неподвижного слоя составляют обычно 5—20 ккал/(м ч град), а от кипящего 100— ООО ккал м -ч-град) [1, 65, 79, 80], т. е. повышаются в десятки раз. Благодаря применению жидких хладагентов вместо газовых в десятки и сотни раз повышаются коэффициенты теплоотдачи по другую сторону теплообменной стенки. Таким образом для сильно экзотермических реакций создаются условия для уменьшения теплообменных поверхностей в десятки раз по сравнению с теплообменниками для реакторов неподвижного слоя. Это, в частности, относится к синтезу аммиака и окислению концентрированного сернистого газа. В таких процессах, в которых тепло реакции полностью затрачивается на подогрев поступающего холодного газа, значения невелики и уменьшение теплообменпых поверхностей много меньше. [c.106]

    Теплообмен между неподвижным слоем катализатора и охлаждающими (или нагревающими) элементами весьма затруднен ввиду низкой теплопроводности слоя. Поэтому в ряде процессов (например, в производстве серной кислоты см. главу III) теплообменные элементы предпочитают помещать не в слое, а между слоями катализатора. Что приводит к громоздкости реактора и трудности в его конструировании. При установке теплообменных элементов в неподвижном слое катализатора или расположения катализатора в трубах (см. рис. 11.7) невозможно применять эффективные жидкие хладагенты, в частности, холодную воду для отвода теплоты из слоя нри экзотермическом процессе, так как вследствие плохой теплопроводности слоя происходит переохлаждение катализатора у теплообменной поверхности ниже температуры зажигания. Кроме того, во многих процессах органической технологии, в производстве водорода, при окислении 80 2 и в других процессах в газовой фазе присутствуют легкоконденсиру-ющиеся компоненты, которые могут смачивать холодные теплообменные поверхности и разрушать прилегающий к ним катализатор. [c.113]

    Мы рассмотрим задачу управления процессом в реакторе с псевдоожиженным слоем катализатора в окрестности неустой чивого стационарного режима, исследуем устойчивость распределенной системы без управления и с введенным с помощью обратной связи управлением. Аппроксимация распределенной модели проводится с помощью метода ортогональных коллокаций. Величина воздействия обратной связи определяется методом модального управления путем сдвига нескольких собственных значений соответствующей задачи в левую полуплоскость, чтобы сделать выбранный стационарный режим устойчивым. Аналогичный подход для управления раснределенпыми системами использован в [5] для реактора с неподвижным слоем катализатора с охлаждающей рубашкой и одинаковой температурой хладоагента ио длине реактора, где рассматривалась квазигомогенная модель, состоящая из системы уравнений параболического типа. В [6] нами дано управление процессом в реакторе с псевдоожи-женпым слоем катализатора. Управление процессом в трубчатом реакторе с нротпвоточным внутренним теплообменом нриведе-ио в [7]. [c.116]

    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]

    По типу внутреннего теплообмена различают полочные и трубчатые реакторы. В полочных реакторах теплообменные трубы, рубашки и другие элементы располагаются во взвешенном слое катализатора и теплоноситель протекает внутри теплообменпых элементов. В трубчатых реакторах кипящий слой катализатора находится в вертикальных трубах, которые снаружи омываются тепловым агентом аналогично трубчатому реактору с неподвижным катализатором (рис. 44, б). [c.110]

    В ряде процессов, напр, каталитических в неподвижном слое дисперсного катализатора, важную роль играет интенсивность отвода (подвода) теплоты хим. превращения от внутр. участков слоя к его периферии, теплоотвода от слоя к теплообменной пов-сти реактора и Т. между фильтрующимися через слой потоком реагентов и пов-стью частиц. При незначит. скорости фильтрации коэффициенты эффективной (реальной) продольной и поперечной теплопроводности слоя X, приблизительно одинаковы. По мере увеличения скорости фильтрации сплошной фазы теплопроводность в направлении движения возрастает значительно быстрее и может превысить Х, в поперечном направлении в неск. раз. Значения Х3 находят опытным путем, как и коэф. теплоотдачи от всей массы слоя к теплообменным пов-стям (стенкам аппарата). Интенсивность межфазного Т. в неподвижном слое м.б. определена по соотношениям типа (10) с др. значениями коэффициентов. Аналогичные процессы Т. происходят в аппаратах с движухцимися слоями материалов, предназначенных для непрерывного контакта фильтрующегося потока с дисперсным материалом. [c.529]

    Изотермичность КСК является результатом его чрезвычайно высокой теплопроводности, в тысячи раз превышающей теплопроводность неподвижного слоя (см. гл. 2), а теплопроводность обусловлена перемешиванием твердых частиц (см. гл. 1). Вследствие высокой теплопроводности КСК в него можно устанавливать трубы парового котла или водяные холодильники, что недопустимо в условиях неподвижного слоя, так как приводит к переохлаждению прилегающих к трубам зерен катализатора и последующему затуханию реактора. Коэффициенты теплоотдачи от КСК к теплообменной поверхности могут быть в 10—20 раз выше, чем от неподвижного слоя или от газового потока, в результате сильно уменьшаются поверхности теплообменников в КСК Вследствие высокой теплопроводности КСК и благодаря применению мелкозернистого катализатора снимаются локальные перегревы и переохлаждения зерен, свойственные неподвижному слою. В неподвижном слое нерационально применять катализатор с размером зерен (таблеток) менее 4—5 мм из-за резкого возрастания гидравлического сопротивления АРс. В результате наблюдается внутридиф-фузионное торможение в порах зерен катализатора, и степень использования внутренней поверхности зерен в ряде каталитических процессов составляет 0,5 и ниже. В КСК АРс не зависит от размера зерна, поэтому целесообразно применять зерна такого размера, при котором достигается максимальная степень превращения. [c.262]

    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]

Рис. XI-17. Теплообмен в реакторах с неподвижным слоем а—наружный подогрев б—внутренний теплообменник в—кольцевые охлаждающие зоны г—катализатор в трубках —катализатор в межтрубном пространстве 4 —двойные теп поотЕодя1цие трубки наружный теплообменник з—многокорпусный аппарат с промежуточной теплопередачей- Рис. XI-17. Теплообмен в реакторах с <a href="/info/145947">неподвижным слоем</a> а—наружный подогрев б—<a href="/info/714373">внутренний теплообменник</a> в—кольцевые охлаждающие зоны г—катализатор в трубках —катализатор в <a href="/info/534311">межтрубном пространстве</a> 4 —двойные теп поотЕодя1цие трубки наружный теплообменник з—<a href="/info/322546">многокорпусный аппарат</a> с промежуточной теплопередачей-
    В химическом производстве приходится иметь дело с движением различных жидкостей, газов и гетерогенных сред по трубам и каналам различной формы, нередко содержащим различные препятствия (задвижки, вентили, диафрагмы, рещетки и т.п.). При этом уже на стадии проектирования становится необходимым определять целый ряд гидродинамических характеристик канала (например, перепад давления на нем). Подобные задачи возникают также при прохождении жидкостей и газов через регулярные и нерегулярные насадки массо- и теплообменных аппаратов, при обтекании пучков труб теплообменников, при течении через неподвижный или псевдоожиженный слой катализатора в реакторах и т.д. [c.152]

    В промышленности получили применение теплообменники, сушильные агрегаты, реакторы и различного рода контактные аппараты с движущейсяг (падающей или псевдокипящей) твердой насадкой — так называемые запыленные потоки. В запыленных потоках образуется турбулентный пограничный слой, в результате чего интенсифицируется теплообмен при меньших скоростях потока, чем при неподвижной насадке. [c.10]


Смотреть страницы где упоминается термин Теплообмен, реакторы с неподвижным слоем: [c.189]    [c.116]    [c.283]    [c.55]    [c.271]    [c.497]    [c.205]    [c.497]   
Введение в теорию и расчеты химических и нефтехимических реакторов (1968) -- [ c.214 ]




ПОИСК





Смотрите так же термины и статьи:

Теплообмен, реакторы с неподвижным слоем катализатора



© 2024 chem21.info Реклама на сайте