Реакторы слое, описание

НЫ ОНИ несколько слабее, поэтому предпринималось больше попыток устранить их. Одна из наиболее удачных конструкций — лабораторный реактор крекинга в кипящем слое Арко [23]. Ряд трудностей удалось в какой-то мере преодолеть благодаря некоторому укрупнению реактора, например, до загрузки 2,5 кг катализатора. Фактически это уже не лабораторный, а небольшой опытно-промышленный или стендовый реактор. Подробное описание его конструкции, рабочих характеристик, а также их сопоставление с другими стандартными методами испытания катализаторов можно найти в статье [23]. Реактор, показанный на рис. 1, можно приобрести по лицензии у фирмы Арко . [c.64]

Режим аппарата может зависеть не только от предьщущего, но и последующего элемента. Это возможно не только при наличии рецикла, когда поток схемно передается в предыдущий аппарат Обратное относительно направления потока воздействие может иметь физическую причину В основном это связано с изменением давления, которое распространяется во всех направлениях, в том числе и в противоположном движению потока. Если гидравлическое сопротивление какого-либо узла возрастает, то давление на входе в этот узел увеличивается (при поддержании расхода потока через него) и, следовательно, повышается в предыдущем аппарате. Может возникнуть аварийная ситуация. Пример в одном месте системы, работающей при высоком давлении, произошел резкий сброс давления. В находящемся перед этим узлом аппарате - реакторе - находится зернистый слой катализатора, гидравлическое сопротивление которого не позволило газу также быстро пройти через реактор, и на какое-то время перепад в слое резко увеличивается. Опорные решетки для катализатора обычно рассчитаны на его вес и перепад давлений при нормальной работе. Резкое уменьшение давления после реактора в описанной ситуации вызывает многократное, хотя и кратковременное, увеличение нагрузки на опорную решетку, что может привести к ее разрушению. [c.272]

Многослойные реакторы. Условия дегидрирования бутилена на катализаторе К-16 в реакторе с неподвижным катализатором можно приблизить к оптимальным путем разделения общего объема катализатора на несколько слоев, а часть перегретого водяного. пара вводить между слоями таким образом, чтобы разбавление бутилена по ходу газа увеличивалось, а общее разбавление перед последним слоем было таким же, как и в однослойном реакторе. Подача воздуха на регенерацию производится в каждый слой отдельно. Такой 3-слойный реактор, подробное описание которого приведено в литературе [247], рассчитан по этому способу и исследован в полупромышленном масштабе (производительность реактора по бутилену 0,5 г/ч). [c.168]

При проектировании химических реакторов с псевдоожиженным слоем или расчете кинетических характеристик по измеренным степеням превращения необходима знать сопротивления массопереносу и движущие силы. Химические процессы в псевдоожиженном слое, описание которых в рассматриваемом аспекте представляет известные трудности, анализируются в раз деле IV. [c.377]

Вслед за кратким обзором основных понятий и терминологии кинетики химических реакций рассмотрены реакции в гомогенных средах, неизотермические процессы, проточные реакторы, гетерогенные каталитические процессы, реакции в слое зернистого материала и методы моделирования. В конце дано очень краткое описание типов химических реакторов, применяемых в промышленности. [c.10]

Реакторы каталитического риформинга с радиальным движением потока, применяемые на отечественных установках, приведены на рис. 15 и 16. Основное конструктивное отличие их от описанных выше реакторов состоит в том, что в реакционных аппаратах данного типа газосырьевая смесь проходит через слой катализатора в радиальном направлении, т.е. от периферии к центру. Такое конструктивное решение позволяет в несколько раз снизить потери давления в потоке. Но, как было показано выше, реактор с радиальным вводом желательно использовать только в том случае, когда сырье находится либо в жидком, либо в парогазовом состоянии. [c.49]

Выход светлых нефтепродуктов на исходное сырье можно увеличить, если тяжелую часть гидрогенизата возвратить на повторный процесс или передать ее на II ступень гидрокрекинга (которая осуществляется в реакторе со стационарным слоем более активного расщепляющего катализатора). Описанная установка может быть использована и для переработки дистиллятного сырья — преимущественно тяжелых вакуумных газойлей, газойлей коксования п других дистиллятов, содержащих значительные примеси катализаторных ядов. [c.68]

Для описания процесса в промышленном реакторе с движущимся слоем катализатора введены следующие допущения 1) потоки сырья и катализатора движутся каждый без существенного смешения и близки к потоку идеального вытеснения 2) крекирующая активность катализатора в реакторе существенно не меняется и близка к средней активности равновесного катализатора. Эти допущения обоснованы экспериментальными исследованиями и позволяют получить достаточно точное описание промышленного аппарата. [c.140]

Математическое описание каталитического крекинга в движущемся слое использовано для определения режимов действующей установки, максимизирующих выходы бензина и суммы светлых углеводородов. Для поиска оптимума использовали программу поиска экстремума функции многих переменных [1]. При поиске подбирали следующие режимные показатели производительность установки, температуру сырья на входе в реактор, температуру катализатора на входе в реактор, циркуляцию катализатора. Подбор осуществляли внутри диапазонов, определяемых технологическими ограничениями по производительности 35—50 т/ч, температуре сырья на входе в реактор 455—490°С, температуре катализатора на входе в реактор 480—530°С и кратности циркуляции катализатора 75—110 т/ч. Результаты расчетов поиска оптимальных условий выходов бензина и суммы бензина и дизельного топлива приведены в табл. 19. [c.142]

При решении уравнений, являющихся составной частью математического описания слоя катализатора, важную роль играет тип реактора. Следует различать два основных типа — смеситель и проточная труба. В первом случае коэффициент продольной диффузии Е бесконечно велик, а концентрация имеет постоянное значение во всем объеме реактора. Как температура, так и скорость реакции во всем реакторе не меняются. [c.151]

Результаты исследований и вышеприведенные формулы позволили определить эффективный ко-эффициент теплопроводности. Помимо описанного реактора А, измерения проводились также на меньшем реакторе В. Объем реактора составлял 0,9 А, длина 60 см, диаметр 46 мм, объем слоя катализатора 600 мл высота слоя 37,8 мм. Полученные значения эффективного коэффициента теплопроводности приведены в табл. 4. [c.178]

Описанный экспериментальный реактор, построенный на осно ве данных, полученных на ранее упомянутом интегральном лабораторном реакторе, работал в течение нескольких месяцев. Температуры измерялись через 0,5 м] этого оказалось вполне достаточно. Результаты исследований приведены на рис. И-29, П-ЗО, П-31. На этих рисунках представлен профиль температуры и степени превращения по длине слоя в зависимости от массовой скорости протекающего газа и его начальной температуры. [c.182]

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]

Математическое описание реактора синтеза метанола содержит описания процессов, протекающих в адиабатическом слое катализатора, а также процессов смешения холодного и горячего газовых потоков при входе в слой катализатора. [c.328]

Рассмотрим сначала определение оптимальных объема и температуры для одного слоя. Пусть описание процесса (материальный баланс по исходному веществу и общий тепловой баланс в элементарном слое) в адиабатическом реакторе имеет вид [c.209]

Математическое описание процесса может быть представлено на основании кинетической схемы системой дифференциальных уравнений, описывающих материальный и тепловой балансы в элементарном слое реактора. [c.341]

При расчете промышленных адиабатических реакторов должны быть определены теплоты стадий они приведены в табл. Х-12 Кроме того, математическое описание химического процесса должно быть дополнено расчетом изменения температуры между слоями катализатора при вводе охлаждаюш,его агента (циркуляционного газа или холодного сырья). [c.361]

Поскольку активность катализатора в реакторе постоянна и движущийся слой зерен катализатора можно считать слоем идеального вытеснения (см. главу III), математическое описание-процесса в движущемся слое зерен имеет такую же структуру как и в неподвижном. Однако значения скоростей, входящих в математическое описание, будут различаться во столько же раз во сколько различаются поверхности катализатора в единице объема аппарата. [c.369]

В последние годы интенсивно исследуются процессы каталитического крекинга в восходящем потоке катализатора, создаваемом параллельным скоростным потоком углеводородов. Гидродинамика восходящего потока изучена недостаточно. Сообщается [53]. что этот поток, как и поток в транспортной линии реактора с кипящим слоем, характеризуется идеальным вытеснением. В этом случае структурой математического описания (табл. Х-1) можно пользоваться и для восходящего потока. Однако в условиях высоких и близких линейных скоростей потоков катализатора и сырья определение вида ю требует анализа внешнедиффузионных эффектов (см. главу IX). Второе существенное обстоятельство, которое нужно учитывать для рассматриваемых типов аппаратов, — это блокирование поверхности микрозерен катализатора коксом (см. стр. 348). [c.373]

Реакция первого порядка. Для реакции первого порядка, протекающей на утомляющемся катализаторе в изотермических условиях (или для реакции, скорость которой не зависит от температуры), можно дать точное математическое описание, не использующее предположения о локализации процесса в тонком слое. Найдем распределение концентрации исходного вещества и активности катализатора в реакторе в любой момент времени, используя методы, развитые в теории хроматографического процесса [22]. [c.295]

На основании изложенного выше различают конструктивно два типа лабораторных интегральных реакторов 1) статические, т. е. непроточные 2) динамические, т. е. проточные. Математически описание обеих конструкций идентично при замене координаты времени на координату длины слоя катализатора. [c.404]

Характерным примером реализации изложенной стратегии структурного анализа ФХС и построения ее математического описания может служить методика описания химического реактора с неподвижным слоем катализатора, развитая в работе [231 (см. рис. 1.4). [c.34]

Так же, как и модель с застойными зонами, ячеечная модель с обратным перемешиванием между ячейками пшроко используется нри математическом описании структуры гидродинамических потоков в секционированных аппаратах в пульсационных тарельчатых [24] и роторно-дисковых [25] экстракторах, в аппаратах с нсевдоожиженным слоем [26], в реакторах барботажного типа [27]. Применение данного типа модели оправдано также и для насадочных аппаратов с непрерывно распределенными параметрами. В этом случае колонна рассматривается как последовательность участков с сосредоточенными параметрами, причем каждый из участков эквивалентен ступени идеального смешения. [c.392]

Во время эксплуатации выполняют такие операции (например, быстрое открытие задвижек), в результате которых возникают и распространяются по технологической нитке си.чьные возмущения. Скорость распространения возмущений в слое катализатора, особенно при повышенном гидрацлическом сопротивлении, намного меньше, чем в пустом объеме. Из-за этого, например, при сбросах давления быстро опорожняется объем под слоем катализатора, в то время как над ним находится практически невозмущенный газ. В таких случаях перепад давления на слое катализатора может достигать величины номинального давления в системе, и на опорную конструкцию будут действовать мощные кратковременные нагрузки. В таких условиях наблюдались случаи, когда катализаторные полки рушились. Это серьезная авария, которая надолго выводит всю технологическую систему из строя. Поэтому при работе с полочными реакторами, выполняя описанные операции, необходимо действовать внимательно и осторожно. [c.389]

Можно повысить активность полученного катализатора, осадив на нем хлорид алюминия. С этой целью рекомендуется нагревать смесь катализатора и А1С1з в автоклаве при 300 °С в атмосфере водорода или пропускать водород при 250 С через последовательно расположенные в проточном реакторе слои А1С1з и катализатора. Приготовленный описанным методом катализатор активен в изомеризации к-парафинов и нафтенов при 150—250 °С и [c.130]

Получены диэлектрические пленки Si02 из кремнийорганических соединений при воздействии плазмы на поверхность подложки, находящейся под положительными отрицательным потенциалом [92]. Во время экспериментов плотность ионного тока составляла 60 ма/см2. Для осаждения тонких пленок были созданы плазменные реакторы, подробно описанные в работах [93, 94]. Наблюдаемая неоднородность распределения плотности плазмы хорошо кор-релируется с неравномерностью образующихся пленок Si02 [93]. В частности, пленки двуокиси кремния в плазмохимическом реакторе осаждались из тетраметоксисилана [94]. Вначале в реактор вводили пары исходного соединения до давления (5—10)-10 5 мм рт. ст., затем кислород — до установления суммарного давления (2—3)-10 4 мм рт. ст. и включали разряд. Плотность тока ионов и электронов на поверхности подложки составляла 10—30 ма/см. Напряжение разряда ионизационной камеры реактора было равно 350—450 в. Слой Si02 образовывался на подложках с температурой, близкой к комнат- [c.346]

Вопросы, рассматриваемые в этой главе, излагаются более подробно и на более высоком уровне в книге Петерсена Анализ химических реакций (см. библиографию, стр. 147). Здесь мы сможем только обсудить простейшие случаи и указать их связь с обш,ей проблемой анализа химических реакторов. В предыдущих главах для описания процесса мы нсио.тхьзовали функцию г (I, Т), которая определяет скорость-реакции в единице объема реактора. Применение этой функции, безусловно, оправдано в случае гомогенного процесса. Однако было бы желательно сохранить тот же способ описания и при расчете гетерогенных процессов, таких, как каталитические газофазные реакции в неподвижном слое таблетированного катализатора. В разделе VI. обсуждаются связанные с этим вопросом трудности и ограничения. Многих затруднений можно избежать, введя понятие об определяющей стадии (раздел VI.2). В последующих разделах будут исследованы некоторые характеристики процессов адсорбции (раздел VI. 2), внешней массопередачн (раздел VI.3) и внутренней диффузии (раздел VI.4). Затем мы постараемся обобщить эти явления (раздел VI.5) и вкратце остановимся на некоторых эффектах, связанных с конечной скоростью теплопередачи (раздел VI.6). Структура главы показана на рис. VI. . [c.119]

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]

Об этом свидетельствует большое число публикаций, связанных с выявлением основных факторов, влияющих на эффективность работы катализатора в реакторах малого масштаба. К этим факторам относятся массо- и теплоперенос в слое, режим течения жидкой и газовой фаз, радиальное и продольное перемешивание, высота слоя и размер гранул катализатора [ЗО, 63, 64, 119, 120], Неучитывание этих факторов может привести к получению искаженных результатов и соответствующим ошибкам при получении данных для численного решения уравнений математического описания. [c.90]

В пособии основное внимание уделено описанию системы катала--тического крекинга с циркулирующим шариковым катализатором. В меньшей степени освещены вопросы, относящиеся к крекинг-установкам, на которых используются пылевидный и микросферический катализаторы, и совсем не рассматриваются системы крекинга со стационарным слоем катализатора и реакторами периодического действия (установки Гудри и др.). [c.3]

Рассмотренные выше положения следует сопоставить с разделом предыдущей главы, относящимся к оптимальной температурной последовательности, В такой реакции, как реакция синтеза аммиака, оптимальной температурной последовательностью является понижение температуры вдоль слоя катализатора. Очевидно, такой последовательности нельзя добиться в проти-воточной системе, описанной выше. Лучшее, на что можно рассчитывать, применяя такую систему, это приближение к оптимальной температурной последовательности в области, находящейся справа от максимума на рис, 42. Подобный случай был рассмотрен Эннейблом [17], Другое возможное решение этой проблемы состоит в коренном изменении принципа действия реактора, как это, например, описано в 5.3 (введение холодного газа). [c.166]

Модели реакторов РССГЖП. Для описания процессов в реакторах со стационарным слоем, катализатора разработаны различные математические модели, включающие уравнения материальных и тепловых балансов. Наиболее полные обзоры по имеющимся моделям представлены в работах [19, 20, 24—27]. [c.234]

Помимо описанных моделей процессов, иротекающ,их в реакторах со стационарным слоем катализатора и двухфазным потоком таза и жидкости, разработаны и другие математические модели [42—46], а также упрогценные подходы [18,19,21,47], позволяю-ш,ие исследовать влияние различных переменных на показатели протекания гетерогенно-каталитических процессов и проводить расчеты технологических и конструкционных параметров, а также оптимизацию каталитических реакторов. [c.239]

Две интересные работы были проведены сотрудниками лаборатории Шелла. В первой из них изучали перемешивание твердых частиц путем добавления в слой меченых (радиоактивным изотопом) зерен катализатора и отбора проб через определеннее интервалы времени из различных точек слоя. Были исследованы три промышленные установки каталитического крекинга. Распределения времени пребывания, найденные описанным методом, говорят о том, что псевдоожиженные слои в регенераторах и реакторах непрерывного действия приближаются по рабочему режиму к системе полного перемехнивания. Наблюдаемые отклонения от этого режима обусловлены наличием байпасов, малоподвижных -зон катализатора, участков с идеальным вытеснением или сочетанием перечисленных факторов. [c.259]

Уже отмечалось, что гидрокрекинг смесей удовлетворительно описывается уравнениями первого порядка. В настоящее время для обработки экспериментальных лабораторных данных по гидрокрекингу газойлей используют такие уравнения [37—401. Принимая, что режим в промышленном реакторе со стационарным слоем близок к идеальному вытеснению [19], можем получить математическое описание гидрокрекинга в виде системы уравнений материальных и теплового балансов для адиабатического peaI5 тopa (см. табл. Х-1). [c.359]

Изучение кинетических закономерностей реакции окисления меркаптанов в присутствии гетерогенного катализатора ИВКАЗ на угле АГ-3 проводили на установке, описанной в разделе 2. В качестве модельного раствора использовали раствор н-додецилмеркаптана в прямогонной керосиновой фракции (фракция 180-350 С). Катализатор готовили пропиткой угля АГ-3 водным раствором фталоцианинового комплекса ИВКАЗ. Готовый катализатор помещался в стеклянный трубчатый реактор одним слоем. Лабораторная установка позволяла в широких пределах варьировать расход модельного раствора, температуру внутри реактора, расход кислорода. [c.70]

Описанная структура потока в слое катализатора малых моделей подтверждена опытами, проведенными на большой модели диаметром 1,4 м [99], а также на двух реакторах = 5,5 м) системы дегидрирования бутиланов. [c.277]

Размер и форма частиц. Получение частиц катализатора заданных размеров и формы для использования в неподвижном слое — задача чисто технологическая и конструктивная решается она в значительной степени подбором соответствующего оборудования — таблеточных машин, экструзионных прессов и т. п. Наименьшее соиро-тивлеЬие потоку оказывает слой частиц, обладающих наименьшей площадью сечения в плоскости, перпендикулярной направлению потока, и оставляющих большую долю поперечного сечения реактора свободной для прохода реагирующего потока. Примером таких частиц являются правильно упакованные кольца Рашига. Описание методов формования фасонных зерен катализатора можно найти в работе [46]. [c.198]

Точность, вносимая граничными условиями (VI.27), является, однако, обманчивой. Дело в том, что при их выводе предполагается, что диффузионная модель справедлива повсюду, в том числе и для процессов переноса на малых расстояниях. На самом деле, однако, не существует систем, в точности описывающихся уравнением конвективной диффузии (VI. 14) или (VI. 15) с постоянными значениями линейной скорости потока и коэффициента диффузии. В случае турбулентного потока в реакторе без насадки скорость потока почти постоянна по всему сечению аппарата (кроме тонкого слоя близ его стенки), однако коэффициент турбулентной диффузии является переменной величиной, увеличиваясь пропорционально расстоянию от стенки реактора. В ламинарном потоке перенос вещества осуществляется молекулярной диффузией, так что коэффициент диффузии постоянен. Однако основная причина случайного разброса времени пребывания в реакторе — сильное различие локальных скоростей потока на различных расстояниях от стенки аппарата. Наконец, в реакторах с насадкой, отклонение времени пребывания в реакторе от среднего знйчения вызывается образованием турбулентных вихрей в промежутках между твердыми частицами, разбросом локальных скоростей потока за счет неоднородности упаковки слоя и задержкой вещества в застойных зонах. Во всех этих случаях распределение времени пребывания в реакторе делается близким к нормальному, если длина аппарата достаточно велика, и только в этих условиях диффузионная модель становится пригодной для приближенного описания процесса. [c.211]

Приведены развернутые примеры применения реализации процедур переработки информации, которую несут в себе диаграммы связи при описании ФХС. Среди них важную методологическую роль играют построение математической модели химического процесса в типовом проточном реакторе смешения с теплообменными элементами, а также построение моделируюш его алгоритма динамики фонтанируюш его слоя и анализ основных гидродинамических закономерностей режима фонтанирования в аппаратах химической технологии. [c.293]

Предположим далее, что распределение времени пребывания в пролшшлен-ном реакторе с кипящим слоем такое же, как в идеально.м кубовом реакторе . Тогда кривые т)р можно рассчитать как функцпи Г /Гд при различных значениях безразмерного времени пребывания дТ способо.м, описанным выше (стр. 147), причем результат ботзок к представленному на верхней части рис. 1У-21. Каждому значению ЛдТ соответствует максимум т)р при определенном значении Т Т соответствующую температуру реакции Гх назовем оптимальной температурой при данном времени пребывании т. В дальнейших расчетах принимаем два времени пребывания (0,4 и 20 сек) для катализатора А при температурах реакции (Г1)о соответственно 423 и 331 °С для катализатора В выбираем время пребывания 5 сек и (Г ) . равное 365 °С. Эти данные приведены ниже (стр. 150) вместе с полученными результатами расчета состава продукта. Видно, что в присутствии катализатора А выход фталевого ангидрида увеличивается при повышении температуры реакции, если для сохранения максимума на кривой выхода время контакта уменьшается. Сравнение катализаторов А и В при длительном времени пребывания и указанных условиях показывает, что А обеспечивает более высокий выход, а В дает лучшую селективность. [c.149]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология