Реакторы каталитических газофазных процессов. Реакторы с неподвижным слоем катализатора- реактора с компактным слоем зернистого катализатора. Тепловой баланс адиабатического реактора.

Большинство химических реакций, осуществленных в промышленности, протекают во времени, поэтому в реакторе необходимо создать такие условия, при которых реагирующие друг с другом газы находились бы в контакте с катализатором в течение времени, близкого к необходимому. Наиболее просто это осуществить, пропуская реагенты ч/з слои зернистого катализатора. Эффективность реактора с компактным слоем зернистого катализатора в основном зависит от характера движения газа внутри слоя, размером зерен катализатора, их формой и укладкой в слое. В зернистом слое часть пространства занимают частицы катализатора, а остальную – поры, образующие извилистые каналы. По этим каналам движется реакционный газ. Зернистый слой катализатора имеет низкое значение эффективной теплопроводности. Это необходимо учитывать, если катализатор засыпан в какую-то емкость, а тепло подводится (или отводится) к слою катализатора ч/з стенки этой емкости. Из-за большого термического сопротивления зернистого слоя температура у стенки отличается от температуры в центре зернистого слоя. Чем толще зернистый слой, тем больше разница. С точки зрения увеличения выхода целевого продукта это явление нежелательно. Поэтому толщина зернистого слоя не должно превышать 100 мм.

Наиболее просты по конструкции контактные аппараты, выполненные в виде металлических емкостей. Для них характерно отсутствие приспособлений для теплообмена, поэтому они используются в случае проведения процесса с малым тепловым эффектом или когда процесс мало чувствителен к изменениям температуры. Катализатор, в них насыпаемся на решетку слоем необходимой высоты. На решетку насыпан небольшой слой насадочных колец 6, поверх к-го засыпан катализатор 4. Насадочные кольца необходимы в том случае, когда диаметр отверстий в решетке больше, чем размеры частичек катализатора. Реакционная смесь, пройдя смесительное устройство 1 и газораспределительное 3, поступает в слой катализатора сверху вниз. Чтобы на выходе из слоя катализатора не протекали побочные р-ии, контактный газ резко охлаждают, впрыскивая в него водяной конденсат (контактным газом н/ют газовую смесь, прошедшую слои катализатора). Катализатор загружают ч/з верхний люк 2, а разгружают ч/з боковой люк 5. Температуру внутри слоя катализатора замеряют с помощью термопары 7. Процесс контактирования смеси в этом аппарате ведут в течение 4-7 ч. За это время на поверхности катализатора откладывается слой кокса, в результате чего выходы смеси падают. Для восстановления активности катализатора аппарат переключается на регенерацию, вместо сырья сначала подают водяной пар для продувки всей системы, а затем в аппарат поступает воздух, к-ым выжигают кокс. Процесс регенерации длится около 30 мин.

18.Реакторы газофазных процессов. Реакторы с неподвижным слоем катализатора полочного типа.Тепловой баланс адиабатического реактора.

Если тепловой эффект р-ии значителен, то исп-ся более сложные по конструкции полочные реакторы. В этих реакторах катализатор находится на нескольких расположенных одна над другой полках, Слой катализатора на каждой полке выбирают так, чтобы реакционная смесь в нем повышала (или понижала) свою температуру не выше заданного предела. Перед входом в слой катализатора вышележащей полки реакционная смесь охлаждается до заданной температуры в теплообменнике. В зависимости от расположения теплообменного устройства полочные реакторы могут быть: а) с внутренними теплообменниками; б) с выносными теплообменниками. В первом случае (138) реакционная смесь после выхода из слоя зернистого катализатора 1 сразу попадает в трубное пространство теплообменника 2, где хладагент, пропускаемый по межтрубному пространству, отнимает у нее излишнее тепло. Во втором случае (139) м/у полками устанавливаются глухие перегородки. Реакционная смесь, чтобы попасть на вышележащую полку, должна пройти по трубам теплообменника 2, где она охлаждается до требуемой температуры. Решетки контактных аппаратов выполняют из перфорированных металлических листов или сваривают из полос. Если процесс не допускает большого перепада температур, то приходится на каждой полке насыпать низкие слои катализатора. Это приводит к увеличению числа полок в аппарате и соответственно к удорожанию аппарата. Емкостные полочные реакторы используются для проведения адиабатических процессов, т. е. процессов, идущих в момент реакции без притока или отдачи тепла. Такие реакторы называют адиабатическими. +: простота конструкции, малое гидравлическое сопротивление слоя катализатора, удобство загрузки и разгрузки катализатора, возможность промежуточного охлаждения реакционной смеси в высокоэффективных теплообменниках.