Главная -> Словарь

Реагирующих компонентов

Исследованиями, проведенными в последнее время, установлено, что емесь фтористого бора и фтористого водорода очень ускоряет реакции присоединения кислоты к олефинам. Растворяя в ледяной уксусной кислоте при охлаждении фтористый бор и также при охлаждении фтористый водород и подавая затем в автоклав при-температуре 90—100° жидкий пропан,

Процесс термической этерификации в этом случае осуществляется в двух последовательно работающих четырехсекционных реакторах, снабженных обогревающими змеевиками в каждой секции. Реагирующие компоненты подаются в реактор нагретыми до температуры реакции. Нагрев осуществляется в специальных подогревателях парами органических теплоносителей. Для предотвращения испарения в первом реакторе поддерживается давление 8,5 am, а во втором реакторе 6,5 am. Температура процесса этерификации поддерживается на уровне 200° С. Отгонка эфира от избыточного бутанола, рафинация и промывка эфира и ряд других вспомогательных операций осуществляются в непрерывно действующих аппаратах. Условия рафинации эфира: температура процесса +90° С, время контактирования щелочи с эфиром 30 мин. Условия разложения натровых солей кислот : температура разложения +60° С, время контактирования 30 мин.

Подобного рода анализы состояния поверхности катализатора подчеркивают постоянную необходимость изучения вопросов, связанных с воздействием не только катализатора на реагирующие компоненты, но « с воздействием реагирующих компонентов на катализатор.

Поток газа, содержащий диоксид углерода, сероводород и сернистый ангидрид, а также пары серы и воды, выходит из реактора первой ступени, охлаждается в одной секции теплообменника, состоящего из двух отделений. Сконденсировавшаяся сера стекает по мере образования в хранилище серы. Газ, из которого удалено более 70 % серы, смешивается с проходящим по байпасу воздухом и направляется в реактор второй ступени большего объема, где все реагирующие компоненты находятся в состоянии равновесия при более низких температурах, чем в аппарате первой ступени.

При гидрировании нефтяных фракций в реакции вступают углеводороды всех классов — алканы, цикланы, ароматические и алкены, чрезвычайно разнообразные по молекулярному строению. В реакцию могут вступать также органические соединения, содержащие серу, азот, кислород и в некоторых случаях металлы. По молекулярным весам реагирующие компоненты охватывают весь диапазон от газа до соединений или комплексов, молекулярный вес которых настолько велик, что их можно выделить из жидкой фазы центрифугированием* Присутствие таких коллоидных частиц было недавно доказано экспериментально . Считают, что осадок, полученный центрифугированием под действием центробежной силы, достигающей 80 OOOg, состоит из асфальтенов. Средний молекулярный вес таких частиц

Катализаторами могут быть твердые, жидкие или газообразные вещества; реагирующие компоненты также могут находиться в любых агрегатных состояниях; система может состоять из любых возможных сочетаний. В нефтепереработке встречаются главным образом два сочетания: твердый катализатор — горячие углеводородные пары и жидкий, катализатор — жидкое углеводородное сырье. Хотя на долю твердых катализаторов приходится преобладающая часть общего применения катализаторов, механизм действия их наименее изучен. Твердым катализаторам и посвящена в основном данная глава. Широко применяются также жидкие катализаторы; их природа и механизм действия в большинстве случаев сравнительно хорошо изучены,

Жидкийтриоксид серы при температуре 32 °С направляют из емкости 3 с смеситель 4. Газообразный диоксид серы конденсируют в теплообменнике 30при температуре- 30 Т и подают в сборник 2, а из него через смеситель 4- в сульфуратор 5. Сюда же из сборника 1 подают алкилбензол. Охлаждаемый сульфуратор 5 снабжен турбинной мешалкой. Реагирующие компоненты вначале интенсивно перемешивают в стакане сульфуратора и затем распыляют в свободном пространстве реактора. Выделяющуюся теплоту реакции отьодят за счет испарений растворителя {жидкого 5О2) в свободном объеме сульфуратора. Температура сульфирования составляет от - 2 до - 5 °С; мольное отношение алкилбензола и триоксила серы в реакционной смеси 1:1,1- 1,25; глубина сульфирования 46 - 98%.

Реагирующие компоненты интенсивно перемешиваются и разбрызгиваются на стенки и в свободное пространство аппарата. Выделяющееся тепло реакции снимается за счет испарения 802 и о*' лакдения реактора. Температура в реакторе -2-5°С; мольное соотношение алкнлбензола и триоксида серы 1:; глубина сульфирования 96- 98%.

В качестве реакторов-нейтрализаторов применяют центробежные насосы, на вход которых насосами-дозаторами подают сульфокислоту, щелочь и воду. Реагирующие компоненты интенсивно перемешиваются и подаются на охлаждение в трубчатый холодильник, а оттуда вновь в насос. Часть нейтрализованного вещества с рН=7 выводится из системы в виде готового продукта.

гомогенизации и в сравнительно широком масштабе — химических превращений. Решающими факторами, на которые" влияет перемешивание, являются массо- и теплопередача: вследствие перемешивания реагирующие компоненты приходят в более полное и тесное соприкосновение, и реакция ускоряется. Теплообмен осуществляется через рубашку или змеевик. Состав реакционной смеси меняется со временем, поэтому скорость реакции в течение процесса непостоянна.

а) В простейшем случае все реагирующие компоненты активируются на однородной поверхности и реакция происходит при столкновении молекул в поверхностном слое. Ее скорость должна быть пропорциональна константе скорости, отнесенной к единице поверхности и степеням заполнения поверхности взаимодействующими веществами.

Благодаря увеличению скоростей газа и повышению степени турбулентности потока при олефиновом режиме синтеза улучшаются условия теллоотвода, снижение концентрации реагирующих компонентов, т. е. СО+Н2 растягивает реакцию «а больший слой катализатора. Охлаждение газа после каждого прохода позволяет осуществить отвод значительной части теплоты реакции вне реакторов.

Было изучено фотохимическое хлорирование изобутана при температурах до 58° . Исследовано влияние температуры, молярного соотношения реагирующих компонентов, интенсивности света и главным образом конструкции реакционной аппаратуры па соотношение моно- и дихлоридов. Их результаты не совпадают с данными предыдущих исследователей. Они установили, что хлорирование протекает только в жидкой фазе. Если температура реакции настолько высока, что на стенках реактора не может образоваться жидкая фаза, то реакция между изобутаном и хлором вообще не протекает.

В начале опыта продукты реакции выпускают в атмосферу через запорный кран, врезанный перед ректификационной колонкой, до тех пор, пока температура реакции и соотношение обоих реагирующих компонентов не установятся на требуемом для данного опыта уровне.

Температура предварительного нагрева реагирующих компонентов при термическом хлорировании должна достигать 400—600°. Как правило, она значительно выше, чем требуется при каталитическом хлорировании. Фотохимический процесс, протекание которого, как уже отмечалось, практически не зависит от температуры, можно проводить даже при комнатной температуре.

Собственно реакция протекает в многократно изогнутой трубке 6. При этом необходимо обеспечить образование однородной смеси реагирующих компонентов с тем, чтобы предотвратить возникновение пламени и связанное с этим выделение элементарного углерода в результате местного повышения концентрации хлора в смеси.

Для отвода тепла реакции реакционная трубка помещена в бане 5. Обе бани обогреваются горелкой 9.

Однородное смешение об'оих реагирующих компонентов необходимо для того, чтобы по возможности предотвратить образование дихлорида в результате местного повышения концентрации хлора. После смешения газы поступают в трубчатую печь, в которой при температуре 260° реакция хлорирования завершается 'приблизительно за 2, 5 сек. Эта малая продолжительность пребывания реакционной смеси в печи обусловливает чрезвычайно высокую скорость подачи газов, что также благоприятствует более однородному смешению компонентов.

Катализатор, загруженный в реактор, представляет собой зернистый беспорядочно насыпанный слой. Такой слой можно рассматривать как однородную изотропную среду. Это означает, что физические свойства среды в любой точке одинаковы. Порозность катализатора — это объем зернистого слоя, не занятый частицами, т. е. доля пустоты в общем объеме зернистого • слоя . В этом свободном объеме движется парогазовая шщпа-рожидкостная реакционная смесь, проходя через слой катализатора. Порозность зависит от формы частиц, их шероховатости, плотности упаковки в слое. Порозность частиц влияет на сопротивление в слое катализатора. Частицы катализатора обладают внутренними порами, в которых происходит диффузия сорбирующихся и реагирующих компонентов. Большая часть активных центров катализатора расположена внутри пор. Реакции гидрирования протекают как на поверхности катализатора, так и внутри его пор.

В первой стадии горения, включающей пред-пламенное окисление и появление очагов воспламенения, скорости химических реакций, которые значительно меньше скоростей диффузии реагирующих компонентов, определяют скорость процесса в целом. В этой стадии скорость и характер превращения ТВС определяются ее физико-химическими свойствами, т. е. в основном зависят от фракционного и углеводородного состава топлива, от наличия в нем присадок, активирующих горение.

* Это значит, что при температуре 552 °С, при которой AG° = О, в состав равновесной смеси будет входить 61,8% Н2 и 38,2% СН. Обычно количества веществ в равновесном состоянии выражаются через мольные доли одного из реагирующих компонентов. Следовательно, дл-я реакции, приведенной выше , получим 2 моль водорода и моль непрореагировавшего метана:

Несколько иная картина наблюдается при уменьшении соотношения реагирующих компонентов. Снижается выход винил- и этилтолуолов, образование побочных продуктов, возрастают целевая конверсия метанола и селективность процесса. Например, если при температуре 425 °С и 20-кратиом молярном отношении метанола к .и-ксилолу выходы 1-метил-З-этилбепзола и 1-метил-3-винштен:юла составляют 17,9 и 5,8 %, то при однократном — лишь 4,4 и 2,7 %. а селективность изменяется от 80 до 94 % соответственно. Увеличение объемном скорости от 0,5 до 2 ч~' при 425 °С приводит к снижению степени превращения jit-ксилолов и возрастанию селективности от 71 до 86 %, причем выход 1-метил-З-этилбензола уменьшаетася, 1-метил-З-кинилбензола, наоборот, возрастает.