Теплообмен контактном аппарате

К основному технологическому оборудованию относят аппараты и машины, в которых осуществляют различные технологические процессы — химические, физико-химические и др., в результате чего получают целевые продукты. Таким образом, к основному технологическому оборудованию можно отнести следующую аппаратуру реакционную — контактные аппараты, реакторы, конверторы, колонны синтеза и другие аппараты, в которых протекают химические реакции, а также аппараты и машины для физикохимических процессов — абсорберы, экстракторы, ректификационные колонны, сатурационные башни, сушилки, выпарные и теплообменные аппараты, вальцы, каландры, прессы и т. п. [c.26]

С л и н ь к о М. Г., Бесков В. С., Скоморохов В, Б., Устойчивость контактных аппаратов с внутренним теплообменом, Хи.м. пром., № 9, 64 (1963). [c.177]

К аппаратуре для контактно-каталитических и термических процессов в газовой фазе относят аппараты для процессов каталитического окисления, гидрирования, хлорирования и ряда других газовых реакций, идущих в присутствии катализатора. Контактные аппараты делят на аппараты с неподвижным и движущимся слоем катализатора. Аппараты с неподвижным слоем, в свою оче-ред >, подразделяются на адиабатные н аппараты с теплообменом. [c.202]

Наиболее характерным примером полочного контактного аппарата с промежуточным теплообменом является аппарат для каталитического окисления сернистого газа в серный ангидрид, изобра- [c.207]

Физическими процессами, определяющими работу контактного аппарата, являются обмен количеством движения, массо- и теплообмен между потоком и частицами катализатора, а также между потоком и стенкой реактора. [c.53]

Матрос Ю. Ш., Бесков В. С. Расчет контактного аппарата с внутренним теплообменом как объекта регулирования.— Хя.м. про.м-ть, 1963, № 12, с. 883-888. [c.24]

Конденсации паров на холодных теплообменных поверхностях при применении жидких хладагентов не происходит, так как первичные зародышевые микрокапли конденсата постоянно снимаются зернами катализатора и испаряются на них. Это, в частности, показано опытами по окислению влажного сернистого ангидрида [81 ] и нри заводских испытаниях контактных аппаратов [26]. [c.106]

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]

Рис. 8. Контактный аппарат с промежуточным теплообменом для окисления сернистого ангидрида.

В качестве примера ниже приведены температуры газа (в °С) для четырехслойного контактного аппарата с неподвижной массой катализатора и промежуточным теплообменом [c.78]

Особенно большое значение в контактных процессах имеет теплообмен и регулирование температуры реакций. Контактные процессы протекают с большой скоростью и часто сопровождаются выделением или поглощением значительного количества тепла. При высокой скорости процесса необходима большая скорость отвода или подвода тепла, вследствие этого производительность контактных аппаратов определяется их теплотехническими характеристиками. [c.409]

Как видно из уравнений (XII, 4) и (XII, 5), интенсивный теплообмен может быть достигнут различными способами увеличением поверхности теплопередачи, увеличением разности температур, увеличением коэффициента теплопередачи между зоной катализаторного пространства и окружающей средой, увеличением теплоемкости газов, уменьшением тепловыделения на единицу веса парогазовой смеси. Для максимальной интенсификации работы контактных аппаратов (конверторов) в практике их конструирования и при эксплуатации используют все перечисленные способы. Возможности интенсификации конверторов будут дополнительно освещаться при рассмотрении конструкций отдельных аппаратов. [c.412]

Для прямоточного и противоточного контактного аппарата с простыми теплообменными трубками и для аппарата с двойными теплообменными трубками условия устойчивости имеют соответственно следующий вид [c.9]

Трубчатые контактные аппараты с внутренним теплообменом являются объектами с распределенными параметрами. Уравнения динамики этого типа аппаратов, полученные на основе кинетических, тепловых и гидродинамических закономерностей, представляют собой систему нелинейных дифференциальных уравнений в частных производных. Непосредственное решение этих уравнений для получения кривых переходных процессов очень сложно как аналитически, так и численно даже на современных вычислительных машинах. [c.138]

Целью настоящей работы является расчет передаточных функций контактного аппарата с внутренним теплообменом по любому исследуемому каналу на примере окисления метанола в формальдегид на окисных катализаторах. [c.138]

Целями настоящей работы являются анализ устойчивости работы аппаратов с внутренним теплообменом в синтезе высших спиртов из конвертированного природного газа по методу, разработанному в Институте нефтехимического синтеза АН СССР, и обоснование выбора оптимальной схемы контактного аппарата для данного процесса. [c.156]

Рис. 1. Схема контактного аппарата с внутренним теплообменом

Таким образом, граница устойчивости контактного аппарата с внутренним теплообменом определяется равенством (12) и зависит от двух [c.159]

Рис. 2. Границы устойчивости контактного аппарата с внутренним теплообменом

Автотермический контактный аппарат с внутренним теплообменом для осуществления синтеза высших спиртов наименее удачен, так как его температурный режим определяется условиями устойчивости. Указанная в таблице производительность является предельной. Аппарат плохо управляется. [c.168]

Распределение температур в контактных реакторах зависит от распределения газового потока по сечению и, в случае смешения газов с различными температурами,— от способов их смешения. В аппаратах, включаю-ш,их теплообменные устройства, распределение температур зависит также от условий теплообмена. Расчет реакторов более совершенных конструкций в гидродинамическом и тепловом отношении затрудняется тем, что известные из литературы коэффициенты гидравлического сопротивления и теплопередачи для элементарных участков аппаратов недостаточны, чтобы при проектировании сложных конструкций многослойных и с внутренним теплообменом контактных реакторов можно было определить оптимальные условия движения газовых потоков и теплообмена. Картину движения газов и теплопереноса в аппарате можно получить только в моделях, рассчитанных но правилам моделирования, основанным на теории подобия. [c.272]

Рис. 2. Распределение температур в контактном аппарате Петрова с интенсивным внутренним теплообменом

Рис. 3. Распределение температур в трубчатом контактном аппарате с внутренним теплообменом до (а) и после (б) усовершенствования на моделях J — на входе во 2-й спой 2 — на входе в 3-й слой з — па входе в 1-й слой

Приведем несколько примеров моделирования отдельных узлов реакторов. Источниками неравномерного распределения газа в контактных аппаратах являются главным образом узлы ввода, смешения и вывода газов. В некоторых конструкциях ввод и вывод газа осуществляется по окружности посредством коллекторов по- yj стоянного сечения через вертикальные щели, равномерно распределенные по внутренней стенке коллектора. На рис. 3 приведена схема контактного аппарата с внутренним теплообменом. Во втором слое катализатор расположен в трубках. Ввод газа в межтрубное пространство производится через щелевой коллектор постоянного сечения. На этом же рисунке приведены результаты замера температуры в первом слое и на выходе из межтрубного пространства [c.275]

Наконец, четвертый уровень представляет модель контактного аппарата, агрегата, включающего один или несколько реакционных объемов. В такой модели учитывается расположение отдельных реакционных объемов, например слоев контактного аппарата и наличие теплообменных устройств. Модель четвертого уровня является по существу, моделью элемента всей химико-технологической системы (ХТС). Совокупность моделей элементов ХТС, дополненных уравнениями связи, составляет математическую модель полной технологической системы. [c.32]

Особенности конструкции контактных аппаратов зависят в основном от конструктивного оформления теплообменных устройств. Поддержание оптимального температурного режима — наиболее сложная задача при конструировании контактных аппаратов. Для эндотермических реакций требуется подвод теплоты в зону катализа для многих каталитических процессов требуется тонкая регулировка температурного режима, чтобы избежать побочных реакций. Наиболее трудно проводятся обратимые экзотермические реакции, при которых требуется неравномерный по высоте аппарата интенсивный отвод теплоты из зоны катализа и полезное использование этой теплоты. [c.237]

В контактных аппаратах с внешними теплообменниками теплообмен производится между стадиями контактирования для поддержания температурного режима, близкого к оптимальному. На рис. 106 приведена принципиальная схема контактирования с промежуточным теплообменом во внешних теплообменниках такая схема характерна для обратимых экзотермических реакций. Свежий газ нагревается в теплообменнике в за счет теплоты продуктов реакции, прошедших контактирование, и затем последовательно проходит межтрубное пространство теплообменников б и а, подогреваясь до температуры начала каталитической реакции (температуры зажигания 4). Затем газ последовательно проходит через слои катализатора в контактных аппаратах и внутри труб соответствующих теплообменников. [c.240]

Процесс в контактном аппарате можно представить графически подобно рис. 107. В слоях катализатора происходит реакция и адиабатический разогрев газа за счет теплоты реакции, а в трубках теплообменников — охлаждение газа. Теплообмен происходит по принципу противотока, т. е. самый холодный газ охлаждает продукты реакции перед последней ступенью контактирования. Более полное использование теплоты реакции с понижением температуры до конечной температуры /к< з (температура зажигания) производится во внешнем теплообменнике (на рис. 108 он не показан). В крупномасштабных производствах, включающих контактные аппараты диаметром до 18 м, установка внутренних теплообменников, состоящих из тысяч труб, значительно усложняет конструкцию и затрудняет обслуживание, в частности смену прогоревших труб. Поэтому применяют контактные аппараты, включающие 4—6 слоев катализатора и выносные теплообменники после каждого слоя (см. ч. П, гл. IV). [c.242]

Слинько М. Г., Мулер А. П., Об устойчивости адиабатического контактного аппарата с теплообменом, Кинетика и катализ, I , вып. 3, 467 (1961). [c.176]

В аппаратах с внутренним те1 лообменом 1еобходпм 51. л те Ло-вон режим поддерживается теплообмен ) мп элементами, раеноло-жеин 5 ми непосредственно в слое катализатора. Контактные аппараты с внутренним теплообменом делают в виде кожухотрубчатых теплообменников с размещением катализатора как в трубках, так и в межтрубном пространстве или в виде пластинчатых теплообменников. Объем трубок значительно мепьп. е межтрубного пространства. Прн размещении катализатора., в трубках уменьшается [c.204]

В качестве характерной конструкции контактного аппарата с катализатором, загруженным в трубках, приведен аппарат для каталитического окисления нафталина или ортоксилола во фталевый ангидрид нри температуре 400—430°С [23]. Реакция окисления нафталина идет с больншм выделением теплоты и в то же время требует тонкого регулирования температуры отклонение температуры от оптимальной на 4—6°С уже вызывает существенное нарушение процесса. Указанное обстоятельство и определило конструкцию аппарата. Он представляет собой теплообменную трубчатку с трубками малого диаметра 30x2 мм, в которые загружается катализатор. В межтрубном пространстве циркулирует промежуточный теплоноситель — расплав солей (смесь нитрата и нитрита натрия). Применение жидкого теплоносителя позволяет вести процесс в очень мягком температурном реж41ме — разность температур между теплоносителем и реакционной зоной не превышает б—8°. [c.209]

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]

Рпс. УЬ20. Первый контактный аппарат реактор) в установке с теплообменом между средами [c.266]

В контактных аппаратах с неподвижным катализатором Нельзя применять водяные холодильники, так как вследствие весьма низкой теплопроводности пористых гранул ванадиевого катализатора [порядка 0,57 ккал м-град -ч) у теплообменных поверхностей происходит резкое-падение температуры ниже температуры зажигания катализатора. Кроме того, на холодных поверхностях теплообменных труб может конденсироваться серная кислота, что вызывает быструю их коррозию и порчу контактной массы, находящейся в зоне теплообменников. Эффективная теплопроводность кипящего с лоя достигает 15 ООО ккал/(д1 грй 9.ч) [181, а коэффициенты теплоотдачи столь велики [16, 19], что становится возможным применение водяных холодильников (см. главу IV). При этом не происходит конденсации серной кислоты на холодных поверхностях, омываемых кипящим слоем при снижении температуры до 390° С, т. е. ниже рабочих температур катализа [20]. Теплопередача от кипящего слоя к воде, протекающей в трубах водяного холодильника, происходит много интенсивнее, чем в газовых теплообменниках, которые устанавливают между слоями аппаратов с неподвижным катализатором коэффициент теплопередачи возрастает в среднем в 15 раз. Движущая сила процесса теплопередачи Ai (разность температур) также увеличивается примерно в 2 райа. Таким образом, площадь теплообмена Р, вычисляемая по формуле [c.144]

Как будет показано ниже, в результате проведенных работ гидродинамика и теплообмен кипящего слоя изучены для технического расчета промышленных аппаратов в достаточной степени. Испытана в производственных масштабах технология производства весьма износоустойчивых катализаторов ванадиевого и окисножелезного. Предложены простые и надежные фильтры для улавливания незначительных количеств мелкодисперсной пыли после контактных аппаратов КС. [c.145]

Разработка новых пенных аппаратов идет по двум направлениям первое — совершенствование существующей конструкции пенного аппарата без принципиальных изменений, в частности, без ликвидации основного конструктивного элемента — решетки второе — разработка безрешеточных пенных аппаратов, работающих с само-орошением (без внешней циркуляции жидкости). Известно, что мокрые массо- и теплообменные, а также газоочистительные аппараты требуют большого расхода рабочей жидкости — до 1,5 л на 1 м обрабатываемого газа, регенерации этой жидкости в системах рециркуляции (осветление, нейтрализация) и удаления шлама. Проблема охраны природы ставит вопрос перевода технологических процессов на замкнутые безотходные циклы или хотя бы резкого снижения расхода воды в промышленных процессах и утилизации шламов. Поэтому при разработке новых мокрых контактных аппаратов весьма желательна ликвидация систем внешней циркуляции орошающей жидкости. [c.232]

В промышленности углеродистые материалы чаще всего охлаждают в контактных аппаратах через металлическую стенку с использованием в качестве хладоагента воды. При зтом раскаленный кокс ие смешивается с водой в результате угара целевого продукта не происходит. Однако при охлаждении через металлическую стенку создаются тяжелые условия ее работы. Для защиты металлической стенки от прогара на верхнем горячем участке холодильные барабаны облицовывают огнеупорным материалом, но при этом ухудшается теплообмен и снижается производительность холодильного агрегата. Кроме того, при охлаждении через стенку ослол<няется (особенно во вращающихся холодильных барабанах) утилизация тепла раскаленного кокса. Таким образом, способ охлаждения в контактных аппаратах через металлическую стенку нельзя рекомендовать в случае больших потоков углеродистых материалов. [c.233]

Рис. 3. Стационарные режимы в аппара- Рис. 4. Контактный аппарат с адиабатиче- те с внутренним теплообменом для реак- ским слоем катализатора с внешним теп-ции первого порядка лообменником

Реакция окисления ЗОа протекает с большим выделением тепла, которое необходимо отводить в процессе реакции. Отвод тепла можно осуществлять как непосредственно из слоя катализатора в контактных аппаратах с внутренним теплообменом, так и между слоями катализатора в многослойных контактных аппаратах. Для улучшения условий теплоотвода возможно применение псевдоожижениых слоев катализатора. В настоящей время наиболее широко применяются неподвижные слои катализатора. Большинство используемых в настоящее время контактных аппаратов для окисления 302 являются многослойными, с адиабатическими слоями катализатора и с отводом тепла между слоями. Однако возможен отвод тепла и непосредственно из слоя катализатора, например в трубчатых аппаратах. Математическая модель такого контактного аппарата с внутренним теплоотводом описывается следующей системой уравнений (для слоя идеального вытеснения) [c.76]

Аналитические методы. Вариационный метод для расчета оптимального реншма был применен Г. К. Боресковым [1]. Для контактного аппарата с внутренним теплообменом варьируемые параметры — и Xi . Для них можно написать вариацию общего количества катализатора (или общего времени контакта) [c.79]

Анализ устойчивости автотермического аппарата, состоящего из адиабатического слоя катализатора и внешнего теплообменника, где происходит теплообмен входящего и выходящего потоков, был проведен М. Г. Слинько и А. Л. Мулером [3]. В автотермическом контактном аппарате с внутренним теплообменом процессы выделения тепла в слое катализатора и теплообмена в трубках происходят одновременно, что несколько усложняет задачу. [c.156]

Рис. 1. Распределение температур в контактном аппарате с промежу. точным теплообменом 13 выходе I — из 1-го слоя 2 — из 2-го слоя Л — из 3-го слоя < — из 4-го слоя

Контактные аппараты поверхностного контак-т а применяются реже, чем аппараты с фильтрующим или взвешенным слоем катализатора. При поверхностном контакте активная поверхность катализатора невелика. Поэтому aппaJ)aты такого типа целесообразно применять лишь для быстрых экзотермических реакций на высокоактивном катализаторе, обеспечивающем выход, близкий к теоретическому. При этих условиях в контактном аппарате не требуется размещать большие количества катализатора. Принципиальная схема контактного аппарата с катализатором в виде сеток показана на рис. 102. В корпусе аппарата горизонтально укреплены одна над другой несколько сеток (пакет сеток), изготовленных из активного для данной реакции металла или сплава. Подогрев газа до температуры зажигания производится главным образом в самом аппарате за счет теплоты излучения раскаленных сеток. Время соприкосновения газа с поверхностью сеток составляет тысячные — десятитысячные доли секунды. Такие аппараты просты по устройству и высокопроизводительны. Они применяются для окисления аммиака на платино-палладиево-родиевых сетках, для синтеза ацетона из изопропилового спирта на серебряных сетках, для конверсии метанола на медных или серебряных сетках и т. п. Эти же процессы с применением других менее активных, но более дешевых катализаторов проводят в аппаратах с фильтрующим или взвешенным слоем катализатора. В некоторых случаях, чтобы совместить катализ и нагрев газовой смеси, катализатор наносят на стенки теплообменных труб. [c.236]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология