Главная -> Словарь

Ступенчатым регулированием

В качестве примера установки со ступенчатым охлаждением может служить установка для конденсации газообразного водорода, схема которой приведена на рис. 9 16. Газообразный водород нагнетается под небольшим давлением в теплообменник 1, где и конденсируется при —210° С, отдавая тепло испаряющемуся азоту. Испарившийся азот сжимается компрессором и конденсируется при —183° С в теплообменнике 2, отдавая тепло испаряющемуся кислороду; последний

охлаждением; IV — схема одной секция регенератора с многоступенчатым охлажде-

обменник; 6 — трубчатая печь; 7 — реакторы со ступенчатым охлаждением реагирующих

ствии смешанного катализатора на основе солей кобальта, мар-* ганца, никеля и брома. На первой ступени при 210—230 °С взятый в процессе субстрат полностью превращается в промежуточные и конечные продукты реакции, на второй ступени при 160—210 °С реакционную массу обрабатывают парогазовой смесью, содержащей : 40—70 уксусной кислоты, 10—20 воды, 15—50 азота, 0,1—1,5 кислорода — с последующим ступенчатым охлаждением и выделением чистой ТФК.

Повышение значений U в экзотермическом процессе можно достигнуть ступенчатым охлаждением реакционной массы до начальной температуры Т — = 450 °С и повторным направлением этой массы в зону реакции, где с повышением Т снова устанавливается равновесие при адиабатической реакции. Многократным повторением этого приема можно увеличить значение U. На рис. III-9 при четырех ступенях реакции с тремя промежуточными ступенями охлаждения для данных условий t/P4 = 0,95»

а — сырье; б—водород; в — гидрогенизат на ^стабилизацию; г — сухие газы; 7 — нагревательная трубчатая печь; 2— теплообменник высокого давления; 3 — реактор со ступенчатым охлаждением; 4 — конденсатор-холодильник; 5 — газосепаратор высокого давления; б—ресивер на приеме циркуляционного компрессора; 7—газосепаратор низкого давления; 8 — сырьевой насос высокого давления; 9 — компрессор Для первичного водорода; 10 — циркуляционный компрессор.

Вычисления, проводимые графоаналитическим методом автора , для упрощения не приводятся, а даются лишь конечные результаты расчетов. Для определения относительной эффективности отдельных вариантов в качестве эталона условно приняты показатели политропической схемы со ступенчатым охлаждением в промежуточных трубчатых теплообменниках с одинаковым количеством ступеней.

где 0Рп —объем эталонной системы со ступенчатым охлаждением через поверхности; 0Рс — то же, получаемого при применении тепло-агентов смешения.

Так, при ведении экзотермических процессов, протекающих в сравнительно широких интервалах температур, наиболее простым и удобным является применение многоступенчатого теплообмена смешением с использованием в качестве хладоагентов сырьевых смесей, отдельных компонентов или конечных продуктов. В отдельных случаях оказывается целесообразным сочетание внутриреакционного тепло-.обмена через поверхности со ступенчатым охлаждением исходным сырьем и др.

Заканчивая на этом рассмотрение эффективности работы политропических реакционных устройств с непрерывным теплоотводом, следует еще раз подчеркнуть, что помимо химико-технологических характеристик проводимых процессов на величину термодинамических к. п. д. весьма сильное влияние оказывают конструктивно-теплотехнические особенности аппаратов. Подобно политропическим устройствам со ступенчатым охлаждением воздействие собственно физико-химических факторов сильно смягчается снижением перепадов температур в зоне катализа и приближением температурных кривых к оптимальным режимам.

Примером установки со ступенчатым охлаждением может служить установка для конденсации газообразного водорода .

В отличие от реакторов гидрокрекинга и гидрирования в реакторах риформинга процесс проходит при значительных отрицательных тепловых эффектах, а это требует непрерывного подвода тепла в зону реакции. Эндотермичность процесса в реакционном объеме определила необходимость создания каскада аппаратов со ступенчатым регулированием температурного режима вместо одного аппарата с раздельными зонами. Разделение одного общего реакционного объема на несколько последовательно соединенных отдельных адиабатических реакторов с промежуточным подводом тепла в реакционные зоны от трубчатой нагревательной печи позволяет значительно уменьшить перепад температур по высоте реакционного объема в каждом аппарате до невысоких значений .

Подобные реакционные аппараты со ступенчатым регулированием температуры широко используют на установках каталитического рифор-минга. Обычно на таких установках сооружают три последовательно соединенных реактора, причем поток после первого и второго реакторов поступает в трубчатую печь, где ему дополнительно сообщается тепло, компенсирующее потери эндотермической реакции.

Такие реакционные аппараты со ступенчатым регулированием температуры широко используют па установках каталитического риформинга и ароматизации . Обычно на таких установках сооружают три последовательно

На установках каталитического риформинга применяют реакторы с неподвижным или движущимся катализатором. Первые представляют собой адиабатические аппараты. В зависимости от направления движения обрабатываемой среды они подразделяются на реакторы с радиальным движением от периферии к центру и аксиальным . В реакторах риформинга процесс проходит при значительных отрицательных тепловых эффектах, что вызывает необходимость непрерывного подвода тепла в зону реакции и создания каскада аппаратов со ступенчатым регулированием температурного режима. Разделение одного общего реакционного объема на несколько объемов в последовательно соединенных отдельных адиабатических реакторах с промежуточным подводом тепла в реакционные зоны от трубчатой нагревательной печи позволяет уменьшить перепад температур по высоте реакционного объема в каждом аппарате до невысоких значений . Реакторы каталитического риформинга с неподвижным слоем катализатора рассчитаны на рабочее давление 1,5 — 4,0 МПа.

Такие же условия сохраняются в отдельных секциях регенераторов со ступенчатым регулированием, например типа ТСС. Сравнительно равномерный ход процесса следует ожидать в модернизированных

Весьма близкие конструктивные характеристики имеют политропи-•ческие реакционные системы со ступенчатым регулированием температуры. Они представляют собой ряд последовательно включенных адиабатических реакторов , между которыми размещены трубчатые или змеевиковые теплообменники и в простейших конструкциях — холодильники смешения.

Для характеристик адиабатических реакторов вполне достаточно определить перечисленные показатели. Весовые критерии политропических схем со ступенчатым регулированием должны включать расходы металла на межсекционные коммуникации и промежуточные теплообменники. Кроме того, необходимо учитывать величины периметров уплотнения /7У, также относимых к единице полезного объема реактора.

3. Политропические схемы со ступенчатым регулированием

Условия работы каждой адиабатической секции политропических схем аналогичны описанным для чисто адиабатических аппаратов. Однако ввиду того, что в отдельных ступенях происходит сравнительно небольшое углубление процесса, перепады температуры в них получаются значительно меньшие и, как следствие, среднеэффектив-ные температуры возрастают, приближаясь к /оп. В результате термодинамические к. п. д. политропических реакционных устройств со ступенчатым регулированием должны быть значительно выше, чем у адиабатических схем, и увеличиваются при повышении частоты тепло-отвода, стремясь в пределе к показателям эталонных реакторов, т. е. к ??г= 1.

Фиг. 110. Термодинамические к. п. д. адиабатических и политропических реакционных устройств со ступенчатым регулированием прг разных кинетических и тепловых характерна стиках процессов и температурным коэфици-, ентом At = const = 1,2.

С конструктивной точки зрения политропические схемы со ступенчатым регулированием также весьма эффективны и в частных случаях теплообмена смешением характеризуются наименьшими затратами металла на их изготовление .