Слой катализатора движения реагентов

Гидродинамический режим движения реагентов в слое катализатора. В аппаратах с неподвижным слоем катализатора движение газообразных реагентов обычно осуществляется сверху вниз для уменьшения уноса пыли. [c.89]

Гидродинамический режим движения реагентов в слое катализатора. В аппаратах с неподвижным слоем катализатора движение газообразных реагентов обычно осуществляется сверху вниз для уменьшения уноса пыли. Для многофазных процессов, т. е. для процессов взаимодействия жидкости и газа на поверхности твердого катализатора, направление движения определяется временем пребывания реагентов. При движении сверху вниз время пребывания жидкости в слое катализатора мало вследствие гравитационного стекания жидкости по частицам катализатора. При движении снизу вверх время пребывания жидкости регулируется ее расходом. Время пребывания газа в слое катализатора в обоих случаях регулируется расходом газа. [c.74]

Трубчатые реакторы разнообразны по размерам и форме — от труб длиной в километр со сравнительно медленным движением реагентов до коротких труб в высокотемпературных печах, через которые реагирующая смесь проходит с почти звуковой скоростью. Трубчатые реакторы с неподвижным слоем катализатора могут варьироваться в размере от промышленных реакторов высокого давления длиной 15 м до лабораторного дифференциального реактора в несколько сантиметров длиной. Поэтому любая классификация, например представленная на рис. IX.1, поневоле будет упрощенной. [c.253]

Если на слой мелкозернистого катализатора, помещенного на поверхность керамического фильтра, подается восходящий поток воздуха, то при определенной скорости потока слой начинает расширяться и твердые частицы приходят в движение и напоминают кипящую жидкость. Этот кипящий слой катализатора применяется при проведении каталитических реакций с газообразными или парообразными реагентами. Помимо преимуществ, присущих только что рассмотренному вибрирующему слою, кипящий слой обладает рядом других особенностей, благоприятствующих проведению реакций в этом режиме, а именно [c.19]

В псевдоожиженном слое катализатора зона окисления расширяется за счет его собственного движения. После начала реакции нет необходимости нагревать воздух или углеводородное сьфье. Применение холодного сырья способствует некоторому отводу тепла. Поскольку воздух и углеводород вводят раздельно, соотношение воздух углеводород можно регулировать в широких пределах, однако при этом не исключена вероятность создания взрывоопасных концентраций. Для реактора с ожиженным слоем катализатора обычное соотношение воздух углеводород составляет (10 1) - (15 1). Время удерживания реагентов в реакторе 10-15 с /9, 35/. [c.305]

В АВТ параметр теплоотвода приблизительно постоянен по длине трубок. Скорость же процесса и, следовательно, интенсивность тепловыделения сильно меняются по мере протекания реакции, особенно до полного расходования реагентов. Это может привести к тому, что конечные по ходу движения газа участки катализатора охлаждаются и скорость процесса в конце резко уменьшается. По этой причине аппараты с комбинированной схемой, в которых конечное превращение протекает адиабатически, с повышением температуры предпочтительнее. В слое катализатора также выравнивается работа всех трубок (возможные проскоки газа, неодинаковая степень превращения в разных трубках и т. д.). Однако трудности контроля АВТ присущи и аппаратам с комбинированной схемой. [c.462]

Далее можно выделить основные составляющие процесса неподвижного слоя катализатора в соответствии с иерархической структурой его квазигомогенной модели. Одна из составляющих - превращение в пористом зерне катализатора, другие - перенос тепла и вещества движение реагентов в слое, тепло- и массообмен между потоком и поверхностью зерен, переносы тепла и вещества по слою вдоль общего потока в поперечном направлении, отвод тепла через стенку. Если обмен между потоком и поверхностью зерен существен,, т.е. разность температур и концентраций между потоком и поверхностью значительна, то перенос тепла и вещества по слою, естественно, разделяют на две составляющие по твердой фазе слоя и через смывающий их поток. Структура стационарного процесса в неподвижном слое катализатора представлены на рис. 3.8. [c.88]

Дезактивация катализатора приводит к изменению во времени концентрации и температуры в каждой пространственной точке реактора. При быстрой основной реакции реактор работает в нестационарном режиме, причем образуется реакционная зона, перемещающаяся вдоль слоя катализатора. В зависимости от скорости движения дезактивированной части можно изменять во времени переменные соотношения реагентов и их концентраций, температуры входящих потоков и теплоносителя, времени контакта. В реальных условиях обратимое изменение состояния катализатора сопровождается необратимым [203]. [c.149]

Сопоставление кинетич. ур>-ний с опытными данными выполняют по-разному в зависимости от типа реактора. При использовании загрузочного реактора периодич. действия, являющегося замкнутой системой, кинетич. ур-ние интегрируют по времени, обычно используя приближение квазистационарности. В проточном трубообразном реакторе осуществляется стационарная р-ция кинетич. ур-ние интегрируют по объему слоя катализатора, обычно в приближении режима идеального вытеснения, т.е. предполагая, что скорость движения объемной фазы одинакова по всему сечению реактора и можно пренебречь продольной диффузией. Надобность в интегрировании и в указанных упрощающих предположениях отпадает при использовании без-градиентных реакторов, позволяющих измерять непосредственно скорость р-ции при данных концентрациях реагентов и продуктов. [c.349]

Интенсивность теплообмена резко повышается, если катализатор приведен в движение. На этом основан второй способ теплообмена, который осуществляется в жидкофазных реакторах с мешалкой и взвешенным катализатором и в газофазных реакторах с кипящим слоем катализатора. В таких процессах достижима полная изотермичность реакционной зоны перемешивание катализатора, однако, неизбежно сопровождается продольным перемешиванием реагентов, т. е., как правило, неблагоприятным гидродинамическим режимом потока. [c.154]

Селективность в стационарных условиях и промышленные реакторы. Экспериментальные зависимости, характеризовавшие селективность катализатора в реакторах с неподвижным слоем, не воспроизводились при переходе к реакторам непрерывного действия с псевдоожиженным или движущимся слоем. Для выяснения причин этого явления рассмотрим идеализированный псевдоожи-женный слой с хорошим перемешиванием катализатора и поршневым движением реагентов. В таком реакторе распределение времени пребывания катализатора описывается функцией [c.70]

Вторая группа причин, обусловливающих своеобразие процессов, протекающих при импульсном вводе реагентов Ш1 слой катализатора, имеет чисто кинетическое происхождение и связана с характером движения полос исходных веществ и продуктов по слою катализатора, а также с изменением профиля концентрационных зон в результате диффузии, кинетики адсорбции и десорбции, нелинейности изотерм и т. д. Влияние именно этих процессов на кинетику и будет рассмотрено в настоящей главе. [c.193]

Принципиальная схема контактного аппарата со взвешенным слоем катализатора для экзотермических реакций приведена на рис. 103. В контактном аппарате имеется одна или несколько газораспределительных решеток. Реагирующая газовая смесь проходит снизу вверх, образуя над каждой полкой взвешенный слой катализатора. Продукты реакции удаляются из верхней расширенной части аппарата. Расширение предназначено для выделения из газа унесенных частиц катализатора. Отвод тепла из катализатора производится при помощи водяных холодильников, размещенных внутри слоев. Такой прием теплообмена позволяет отводить тепло интенсивно и регулировать интенсивность теплоотвода по слоям. Подбирая требуемую поверхность теплообмена в каждом слое, можно добиться максимального приближения к кривой оптимальных температур. Конструкция теплообменных устройств и всего контактного аппарата со взвешенным слоем проста не требуется сложных и громоздких промежуточных внутренних и внешних теплообменников и, кроме того, общая поверхность теплообмена значительно меньше, чем в аппаратах с фильтрующим слоем. Такое упрощение и сокращение теплообменных устройств возможно благодаря особым свойствам взвешенного слоя. Вследствие непрерывного движения твердых частиц тепло переносится конвекцией, и температура внутри слоя выравнивается. Коэффициент теплоотдачи от взвешенного слоя к поверхности теплообмена в десятки раз выше, чем для фильтрующего Слоя. По этим причинам возможен интенсивный отвод тепла из слоя без опасности затухания контактной массы, а также переработка газа с высокой концентрацией реагентов без опасности перегрева катализатора. По тем [c.268]

Принимаем турбулентный режим движения реагентов через слой катализатора. [c.172]

Рассмотрим вначале реакторы с неподвижным слоем катализатора. Режим движения газового потока в таких аппаратах приближается к режиму идеального вытеснения. Газообразный реагент поступает в реактор сверху или снизу и проходит через слой зернистого катализатора, расположенного на решетках или в трубах (рис. Vni. 4). [c.172]

Кроме организации движения реагентов и использования тепла отходящих газов для нагрева поступающей смеси особенностью конструкции является также подвод байпасного газа между полками с катализатором для охлаждения реагентов после каждого слоя катализатора. Байпасный газ — это тот же самый реагент, но имеющий более низкую температуру, чем реагенты, нагревшиеся в слое катализатора от тепла, выделяемого при реакции. Ввод байпасного газа позволяет поддерживать температуру реагентов в необходимом интервале по всей высоте аппарата. [c.80]

Для многофазных процессов, т. е. для процессов взаимодействия жидкости и газа на поверхности твердого катализатора, на правление движения определяется временем пребывания реагентов. При движении сверху вниз время пребывания жидкости в слое катализатора мало вследствие гравитационного стекания жидкости вниз по частицам катализатора. При движении снизу вверх [c.89]

Разновидностью шахтного аппарата является аппарат с кольцевым слоем катализатора и с движением реагентов в радиальном направлении (рис. 3.4). В аппарате с кольцевым слоем в цилиндрическом корпусе удается разместить слой катализатора, обеспечивающий высокую производительность и большую поверхность перфорированного стакана, поддерживающего слой. Эта поверхность оказывается намного выше, чем в аппарате с аксиальным вводом сырья. [c.61]

Применяются также другие способы выравнивания поля скоростей. Общим для всех способов является либо значительная отдаленность входного сечения от слоя катализатора и плавное изменение сечения аппарата, либо создание дополнительного гидравлического сопротивления для потока газа перед слоем катализатора в виде засыпок, распределительных устройств и т. д. Так, в трубчатых аппаратах скорости движения реагентов в разных трубках будут равными только тогда, когда гидравлическое сопротивление всех трубок будет одинаковым. Поэтому при засыпке катализатора в трубки проверяется гидравлическое сопротивление каждой из них. [c.78]

Пример 24. При исследовании нового процесса синтеза в лабораторном контактном реакторе при оптимальных условиях и идеальном вытеснении был достигнут выход 31%. В промышленном аппарате ввиду значительной экзотермичности реакция будет проводиться на псевдоожиженном катализаторе. Определить степень превращения при тех же оптимальных условиях в аппарате с псевдоожиженным слоем катализатора, предполагая режим движения реагентов режимом идеального смешения. Реакция описывается кинетическим уравнением первого порядка. [c.255]

Поскольку скорость движения частиц обычно на несколько порядков ниже скорости потока газа, величины и и и . отличаются значительно только в том случае, если частицы катализатора обладают развитой поверхностью и хорошо сорбируют реагент. Аналогично (VII.149)—( 11.151) составляются уравнения теплового баланса слоя. В кинетической области протекания реакции, когда температура потока газа и твердых частиц равны, суммарное уравнение баланса тепла принимает вид [c.319]

Перенос вещества из потока газов к внешней поверхности зерен происходит двумя. способами . нормальной (обычной молекулярной) диффузией и конвекцией. Промышленные процессы проводятся в условиях интенсивного движения реагирующего газа при этом в основной части потока нормальная диффузия играет пренебрежимо малую роль, а благодаря конвекции достигается выравнивание состава по сечению аппарата. Вблизи внешней поверхности зерен создается тонкий слой, внутри которого концентрация реагентов меняется от значений в основном потоке Ср до концентраций на внешней поверхности зерен С , определяемой соотношением скоростей тепло- и массопереноса и химической реакции. Эта область называется диффузионным пограничным слоем. Поток вещества сквозь диффузионный пограничный слой сферического зерна катализатора определяется из уравнения [c.53]

Жидкая фаза (например, СзН — реагент-1) и катализатор (например, СС1 ,) подаются через штуцера (15) и (16) соответственно в приемные камеры (13) и (14) соответственно. Из камеры (13) жидкая фаза (реагент-1) по кольцевому зазору между вихревой трубой (2) и втулкой (30) стекает в вихревую трубу (3) в виде кольцевой тонкой пленки, толщина которой и расход регулируются путем перемещения трубы (2) в решетке (4), и попадает на пленку жидкой фазы (катализатор), стекающей из камеры (14) по винтовой канавке (27) вихревой трубы (3) образуется двухслойная пленка, стекающая по внутренней поверхности трубы (3) с разными скоростями и траекториями движения слоев, что [c.201]

Схема процесса представлена на рис. 2.31. Реагенты диффундируют сначала из газового объема через пограничный слой к наружной поверхности частицы-катализатора (этап I на рис. 2.31), затем - по порам внутри нее (этап II). При движении по порам одновременно протекает реакция на поверхности пор (этап III). Продукты удаляются обратным путем. [c.86]

До сих пор, говоря о диффузии к твердой поверхности, мы считали эту поверхность неподвижной. Но если твердый реагент или катализатор тонко измельчен и через его слой продувается с большой скоростью газовый поток, то твердые частицы приходят в движение. Удается подобрать условия, при которых твердые частицы не выносятся потоком из слоя, но совершают внутри слоя колебательные или беспорядочные, но ограниченные объемом слоя движения. При этом вся масса твердых частиц, образующих слой, приобретает способность течь подобно жидкости, поэтому такой слой называют псевдоожиженным. Мы будем пользоваться как равнозначным также и более кратким [c.45]

Аппараты с восходящим движением газожидкостного потока. Реакторы со стационарным слоем катализатора и прямоточным восходящим движением потоков газа и жидкости (РВПГЖ) принципиальная схема которого показана на рис. 5.15, целесообразно [19, 21] применять для осуществления процессов, в которых жидкофазные реагенты взаимодействуют с относительно небольшими количествами газофазных реагентов, что характерно для реакций аминирования спиртом и гидратации нитросоединений и олефи-иов, а также в тех случаях, когда для обеспечения необходимой степени превращения требуется довольно большое время пребы- [c.239]

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]

На рис. 2.3, а представлен неподвижный слой катализатора и вьщелены протекающие в нем процессы - составляющие общего процесса. Общий (конвективный) поток реагентов / проходит между зернами катализатора. Из потока реагенты диффундируют к поверхности зерен (2) и в поры катализатора (У), на внутренней поверхности которых протекает реакция (4). Продукты обратным путем отводятся в поток. Выделяющееся тепло переносится по слою (5) и затем от слоя через стенку - к хладагенту (6). Возникающие вследствие протекания реакции фздиенты концентрации и температуры вызывают потоки вещества и тепла (7), дополнительные к основному конвективному движению реагентов. [c.28]

Казалось бы, что первая задача легко выполнима. Среднее время пребывания в реакционной зоне (время контакта) равно частному от деления свободного объема реакционной зоны на объемную скорость потока. Однако не все молекулы реагирующего потока пребывают в зоне реакции одинаково долго. Различные части турбулентного потока, движущегося сквозь зерненый слой катализатора, обладают разными скоростями. Продольное перемешивание потока турбулентными вихрями и образование застойных зон в промежутках между твердыми частицзхми приводят к тому, что молекулы реагентов, вошедшие в реактор с потоком, достигают выхода через различные промежутки времени, более или менее отличающиеся от среднего значения. Время пребывания в реакционной зоне (время контакта) является, таким образом, случайной величиной, характеризуемой некоторой дифференциальной функцией распределения ф(т). Вид функции ф(т) определяет гидродинамический режим реактора. Чем большую роль в движении потока играют беспорядочные турбулентные пульсации, тем более размазана функция ф(т). Предельному случаю, когда турбулентное перемешивание отсутствует и время пребывания одинаково для всех молекул, отвечает режим идеального вытеснения. Другой предельный режим — идеального смешения — возникает, когда интенсивное перемешивание потока (чаще всего принудительное) приводит к выравниванию состава потока по всему реактору в этом случае для каждой молекулы вероятность того, что она покинет реактор, не зависит от времени, уже проведенного ею в реакционной зоне. Режим, промежуточный между [c.153]

Так как в реальны.х условиях трудно обеспечить идеальное перемешивание, можно проводить эксперименты с движущимся слоем, в котором легко обеспечивается поршневое движение реагентов и продуктов. В таком реакторе, меняя Р и т и выдерживая постоянным г , которое равно можно получить соответствующие кривые для селективности. Если деактивация катализатора идет неселективно, то кривые селективности должны совпадать с кривыми ОР для неподвижного слоя катализатора, независимо от величины t. Если же отравление происходит избирательно, кривые для движущегося слоя катализатора должны носить индивидуальный характер для каждого значения t. [c.71]

Из нее выделяют алкилат, а изобутан и бутены используют для подготовки сырья. Другая часть реакционной смеси по переточной трубе поступает в буферную секцию (3), в которой реагенты подвергаются частичному разделению за счет адсорбции бутенов в порах катализатора. Одновременно на поверхности катализатора происходит олигомеризация олефинов. Все это дезактивирует катализатор. В нижнюю часть секции (3) в противотоке вводят смесь ХУ изобутана, насыщенного водородом. Это приводит к десорбции мономерных бутенов и гидрированию их олигомеров. Эту реакционную смесь, обогащенную продуктами алкилирования, направляют в реактивационную секцию (4), где при температуре бб- 49°С и давлении 10-50 ат происходит ал1.илирова-ние изобутана десорбированной частью бутенов. С низа секции (4) отбирают часть реакционных продуктов У и направляют на выделение алкилата другую часть через вторую буферную секцию (5) по линии У рециркулируют в секцию (2). Общее время цикла составляет 10-600 мин. По окончании каждого цикла функциональное использование секций реактора последовательно меняют, имитируя движение слоя катализатора в потоке реагентов. [c.63]

Относительная простота конструкции, отсутствие выноса катализатора из аппарата, высокая надежность теплового регулирования привели к преимущественному использованию в мировой практике гид-ропереработки дистиллятного и остаточного сырья реакторов с нисходящим потоком реагентов через неподвижный слой катализатора [98, 101]. Однако во избежание возншшовения пространственных неоднородностей в слое катализатора необходимо учитывать характер течения в нем жидкой фазы. Для обеспечения наиболее полного контакта сырья и катализатора газожидкостная смесь должна быть равномерно распределена над поверхностью слоя при нагрузках по жидкости, соответствующих оптимальной плотности орошения. Как показали исследования и промышленный опыт, оптимальная плотность орошения соответствует величине 16 м /ч.м по жидкой фазе. При отклонении нагрузки в ту и другую сторону в слое возрастает хра-диент температуры, свидетельствующий о возникновении пространственных неоднородностей. При этом увеличение числа распылителей на I сечения слоя с одного до девятнадцати лишь частично улучшает картину распределения. Поток паров в прямоточном движении с жидкостью при соотношении рабочих объемных расходов от 10 1 до 30 1 м /м жидкости, характерных для гидрогенизационных процессов нефтепереработки, не оказывает заметного влияния на процесс растекания жидкости и величину плотности орошения. [c.70]

Разница траекторий движения двух слоев пленки жидкой фазы объясняется тем, что свободно движушийся по внутренней поверхности трубы (3) слой пленки реагента-1 постепенно раскручивается по мере удаления от закручивающего устройства (10), а слой пленки катализатора не имеет такой возможности, так как его траектория жестко задана геометрией канавки (27). Отделение наружного слоя пленки жидкой фазы (катализатора) от смеси происходит в фазоотделителе (29) с последующим удалением из камеры (21) через штуцер (23), а затем эта жидкость возвращается в технологический процесс. [c.203]

Степень превращения исходных реагентов зависит от концентрации катализатора, поэтому можно изменять ее так, чтобы в начлле реакционного элемента концентрация катализатора была минимальной, а к концу его воз1)астала до возможного максимума. Вместо изменения концентрации катализатора можно размещать его и виде отдельных слоев, утолщающихся от начала к концу реакционного элемента (по ходу движения газа). Естественно, что характер изменения концентрации катализатора должен находиться в соответствии с законом выделения тепла и уравнениями кинетики. [c.410]

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]

Место протекания гетерогенной каталитической реакции — поверхность твердого катализатора. Чтобы ее увеличить, используют пористые катализаторы, внутренняя плошадь поверхности в которых достигает десятки и сотни квадратных метров в одном кубическом сантиметре, причем наружная поверхность такого тела менее 10 " м , т.е. в 10 -10 раз меньше наружной, и поэтому ее вклад в обшую скорость преврашения можно не учитывать. Схема процесса представлена на рис. 4.25. Сначала реагенты диффундируют из газового объема через пофаничный слой к наружной поверхности частицы катализатора (этап Г), затем проникают в его поры (этап 1Г), при движении в которых на их поверхности протекает реакция (этап ///). Продукты удаляются обратным путем. [c.135]

Газовый поток омывает зерно катализатора и иодводит реагент к его наружной поверхности. В условиях интенсивного движения, присущего гетерогенно-каталитическим процессам, перенос вещества из ядра потока осуществляется в основном конвективно. Молекулярная диффузия не имеет практического значения. Однако вблизи активной поверхности зерна создается ламинарная пленка (пограничный диффузионный слой), в которой перенос вещества происходит путем молекулярной ди( уз1 1. [c.173]