Главная -> Словарь

Реакционных аппаратах

Реакция алкилирования изопарафинов олефинами экзотермична. При ее протекании выделяется значительное количество тепла. Это учитывают при технологическом оформлении процесса и реакционные устройства установок алкилирования обязательно снабжают приспособлениями для отвода выделяющегося при реакции тепла. Первые данные о теплоте реакции алкилирования опубликованы Бирчем и Дунстаном с соавторами . Тепловой эффект был определен ими экспериментально для реакции алкилирования изобутана различными олефинами: изо'бутиленом, диизобутилен-ом и др. Полученные результаты приведены в табл. 9.

Ввиду высокой экзотермичности реакции и необходимости точного регулирования температуры, повышение которой отрицательно сказывается как на равновесии, так и на избирательности процесса, в реакционных аппаратах обычно предусматривается ввод холодного синтез-газа в пространство между полками, на которых размещен катализатор. Для предохранения реакторов синтеза от водородной коррозии, а также для уменьшения образования пентакарбонила железа, который при термическом разложении выделяет мелкодисперсное железо, катализирующее побочные реакции, реакционные устройства выполняют из легированной стали.

Реакционные устройства классифицируются по следующим признакам: по характеру действия — периодические и непрерывные; в зависимости от направлений потоков реагентов или катализаторов — прямоточные, противоточные и ступенчато-противоточные; в зависимости от гидродинамических особенностей — аппараты идеального вытеснения, идеального смешения и частичного смешения; по термодинамическим признакам — реакторы изотермические, адиабатические и политропические; по назначению — реакторы риформинга, каталитического крекинга, гидрокрекинга, регенераторы, коксовые камеры, реакционные змеевики печи пиролиза и т.д.

По динамическим признакам реакционные устройства классифицируются, на периодически действующие, ступенчато полунепрерывно действующие, проточные циклично действующие и проточные непрерывно действующие. В периодически действующих реакторах исходное сырье и полученные продукты реакции соответственно загружаются и разгружаются периодически. В ступенчато полунепрерывно действующих реакторах исходное сырье непрерывно проходит через ряд последовательно соединенных аппаратов, а продукты реакции удаляются периодически. В проточных циклично действующих реакторах непрерывность потока сырья и продуктов реакции обеспечивается применением двух или большего числа переключающихся через определенные циклы реакторов. Такая схема, например, используется на установках каталитического крекинга Гудри. В проточных непрерывно действующих реакторах сырье поступает и продукты реакции выводят непрерывно.

слоя работают реакционные устройства установок каталитического крекинга, коксования, пиролиза, каталитического дегидрирования бутана, гидрокрекинга. Из родственных нефтепереработке процессов следует назвать газификацию угля, синтез на базе водяного газа и др. За последние годы число этих процессов все увеличивается. Применение псевдоожиженного слоя особенно облегчает проведение процессов, сопровождающихся значительным тепловым эффектом, который легко компенсируется интенсивным подводом тепла в слое, а также переработку тех видов сырья, которые трудно нагреть до температуры реакции без их разложения .

Сырье подается в реакционные устройства с псевдоожиженным слоем катализатора в жидком виде через форсунки. Форсунки представляют собой конструкции , позволяющие осуществлять совместный ввод сырья и диспергирующего потока. Достоинством форсунок является возможность проводить * тонкий распыл, обеспечивая таким образом хороший контакт фаз.

Из рассмотрения графика и из всего изложенного выше вытекает, что крекинг можно осуществлять и при более низких температурах, чем это практикуется на установках. Однако это потребовало бы длительного пребывания сырья в зоне крекинга и для сохранения той же производительности установок пришлось бы сооружать нагревательные и реакционные устройства больших размеров. Целесообразнее значительно повысить температуру процесса, чтобы сократить время пребывания сырья в зоне реакции и тем самым уменьшить размеры реакционной аппаратуры. На заводских установках глубокого термического крекинга газойле-солярового сырья обычная продолжительность процесса составляет 5—7 мин.

Реакционные устройства. Во многих печах, имеющих реакционную секцию трубчатого змеевика, последняя помещается

Трубчатые печи . Реакционные устройства . Испарительная аппаратура . Рекцификационные колонны . Газоотделитель . Вспомогательное оборудование .

Рис. 4. Реакционные устройства контактного типа:

принципу работают реакционные устройства установок каталитического крекинга, .коксования, пиролиза, каталитического дегидрирования бутана, гидрокрекинга. Из родственных нефтепереработке процессов следует назвать газификацию угля, синтезы на основе водяного газа. Применение псевдоожиженного слоя особенно облегчает проведение процессов, сопровождающихся значительным тепловым эффектом, который легко компенсируется интенсивным подводом или отводом тепла в слое, а также переработку тех видов сырья, которые трудно нагревать до температуры реакции без их разложения . Исследованию и практическому применению явлений псевдоожижения посвящены многочисленные статьи и монографии .

г) в реакционных аппаратах поддерживают такие гидравлические режимы, которые не вызывают значительного трения между частицами катализатора в слое, а также взрыхления или «кипения» опускающейся массы зерен;

2. Установки, на которых реактор и регенератор располагаются на одном уровне. Рабочие давления в реакционных аппаратах здесь близки между собой , поэтому их часто-называют установками, сбалансированными в отношении операционного давления. Схема одной из них показана на рис. 87 .

В реакционных аппаратах должно быть достаточное количество катализатора во избежание большого его уноса газами через, стояки циклонных сепараторов.

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.

Ввиду высокой экзотермичности реакции и необходимости точного регулирования температуры, повышение которой отрицательно сказывается как на равновесии, так и на избирательности процесса, в реакционных аппаратах обычно предусматривается ввод холодного синтез-газа в пространство между полками, на которых размещен катализатор. Для предохранения реакторов синтеза от водородной коррозии, а также для уменьшения образования пентакарбонила железа, который при термическом разложении выделяет мелкодисперсное железо, катализирующее побочные реакции, реакционные устройства выполняют из легированной стали.

При образовании нефтяного кокса в реакционных аппаратах жидкая фаза постепенно переходит в твердую фазу. Весь процесс коксообразования в кубах условно принято делить на три стадии от начала возникновения зародышей до их агрегирования. При нагревании нефтяных остатков имеют место как реакции распада, так и реакции конденсации и уплотнения. Реакции распада являются эндотермическими, т. е. требуется подвод тепла извне, а реакции конденсации и уплотнения - экзотермическими и протекают с выделением тепла. При коксовании с периодической загрузкой доля экзотермических реакций к концу цикла достигает наибольшего значения, и выделяющееся тепло ускоряет протекание реакций, которые приобретают характер цепных.

Процесс пиролиза широко применяют для получения этилена и пропилена как сырья для нефтехимической промышленности. Сырьем пиролиза могут служить все составные части нефти, начиная от углеводородных газов и кончая тяжелыми нефтяными остатками. В промышленности процесс пиролиза осуществляют в реакционных аппаратах — трубчатых печах, реакторах с подвижным слоем твердого теплоносителя, реакторах с кипящим слоем твердого теплоносителя.

В современных промышленных установках процесс крекинга осуществляют в реакционных аппаратах непрерывного действия с циркулирующим катализатором. Периодические процессы в стационарном слое катализатора в настоящее время практически не применяются.

В нефтегазопереработке аппараты с неподвижным или движущимся плотным слоем зернистого материала используют в процессах адсорбционного разделения газов, каталитического крекинга, риформинга, гидроочистки; кипящий слой применяют в реакционных аппаратах установок каталитического крекинга, коксования, гидрокрекинга, каталитического дегидрирования н-бутана и др.

Промышленный процесс пиролиза может быть осуществлен в следующих реакционных аппаратах:

Химические процессы протекают в реакционных аппаратах различных конструкций - реакторах.