Главная -> Словарь

Выравнивание концентраций

для выравнивания температуры сырьевой смеси по высоте реактора предусмотрен ввод холодного водо-родсодержащего газа в зоны между слоями катализатора. Движение сырьевой смеси в реакторах нисходящее.

Печь для крекинга изготавливается из алюминиевой трубки длиной 500 мм, диаметром 40 мм и толщиной стенок 15 мм. На трубку намотана нихромо-вая проволока диаметром 1 мм и длиной 12 м. Обмотка равномерно распределена по всей длине печи и разбита на три секции. На верхнюю и среднюю секции приходится по 4,5 м проволоки, а на нижнюю — 3,0 м. Средняя секция подсоединена к шунтовому реостату. Рабочая мощность печи 0,72 кет. Мощность при разогреве — 1,5 кет. Печь рассчитана на ток, не превышающий 7 а. Шунтовое устройство печи позволяет получить равномерную температуру почти по всей длине печи . Для выравнивания температуры увеличивают или уменьшают нагрев средней секции.

В реакторе установки каталитического крекинга с порошкообразным катализатором превращение углеводородов, пронизывающих слой катализатора, протекает одновременно по всему объему ро.гииюнной зоны. Для использования порошка катализатора в качестве посмтелл тепла из регенератора в зону реакции и выравнивания температуры но всему объему реакционной зоны мы должны принять газодинамическим эежим, обеспечивающий «мгновенное смешение» горячего катализатора, поступающего из регенератора со смесью паров и катализатора, находящегося в реакторе, а также определить пределы газодинамических параметров, позволяющие поддерживать дашшй режим.

Оба потока нефти для выравнивания температуры и давления перед электродегидраторами объединяются, перемешиваются в общем коллекторе в смесителе специальной конструкции, в который насосом Н-36 вводится горячая вода от электродегидраторов второй ступени, и поступают параллельно на все пять электродегидраторов первой ступени. Для равномерного распределения нефти в электродегидраторах первой ступени на каждом потоке установлены специальная арматура и показывающие расходомеры.

Каталитический крекинг осуществляется в лифт-реакторе внутреннего или внешнего монтажа переменного сечения с применением акустической форсунки для тонкого распыления сырья и выравнивания температуры крекинга по сечению лифт-реактора. Бывший реактор превращается в объемный сепаратор, оканчивающийся отпарной секцией. В центре регенератора организуется секция "мокрого" регенератора, на периферии - "сухой" регенератор. При условии увеличения мощности компрессоров и воздуходувок, устранения других узких мест на всех перечисленных установках можно будет повысить температуру

При определении индукционного периода в металлических бомбах фиксируют так называемый «наблюдаемый индукционный период» , под которым подразумевают время от момента погружения бомбы в кипящую баню до момента падения давления-при условии моментального выравнивания температуры исследуемого бензина и температуры кипящей бани. Естественно, что такого моментального выравнивания температуры не наблюдается, так как бензин нагревается постепенно и достигает температуры 100° через некоторый промежуток

Для предотвращения выравнивания температуры и образования кристаллов парафина, осаждающихся на стенках сосуда, через топливо посредством трехходового крана 9 водоструйным насосом подают воздух, осушенный хлористым кальцием. Перед началом измерений трехходовой кран 9 закрывают. Затем его открывают для подачи в сосуд с топливом сжатого воздуха. При этом топливо через фильтр 3 выжимается в измерительную трубку 4. Как только топливо достигнет метки MZ, трехходовой кран снова переключают на водоструйный насос. Время, «еободимое для прохождения топливом расстояния между метками MI и MZ, измеряют секундомером. Продолжительность фильтрации установлена не более 60 с. Отмечают температуру, при которой была достигнута фильтруемость топлива. Сходимость результатов при определении температуры ±1°С, воспроизводимость ±2°С. Данный метод в принципе повторяет метод IP 309, но отличается от него аппаратурным оформлением.

В промышленной практике также применяются пустотелые цилиндрические или змеевиковые реакционные аппараты с поверхностным теплообменом, характеризующиеся политропическими условиями ведения процесса. В качестве примера использования такого типа реакторов можно привести реактор для полимеризации этилена под высоким давлением. Тепло реакции из аппарата отводится испаряющейся водой в пароводяной рубашке, расположенной на боковой поверхности реактора. Для выравнивания температуры в реакторе и лучшего теплообмена с его внутренней поверхностью в аппарате размещают перемешивающее устройство.

Большое распространение имеют пустотелые цилиндрические или змеовиковые реакционные аппараты с поверхностным теплообменом. Такие аппараты характеризуются политропическими условиями ведения процесса. В качестве примера цилиндрического реактора с отводом тепла через боковую его поверхность можно назвать реактор для полимеризации этилена под высоким давлением в полиэтилен. Тепло реакции отводится испаряющейся водой в пароводяной рубашке, расположенной па боковой поверхности реактора. Для выравнивания температуры в реакторе и лучшего теплообмена с внутренней поверхностью реактора it аппарате размещаются перемешивающие устройства. Реакция осуществляется при 190 — 200° с использованием в качестве катализатора кислорода, который добавляется к исходному этилену в количестве 0,05 — 0,10%.

Термостатирование. Термостатирующий сосуд присоединяют к циркуляционному термостату. Контрольный термометр вставляют в специальное отверстие, после того как в него введено несколько капель глицерина для улучшения теплопередачи. Термометр фиксирует температуру внутренней поверхности кожуха термостатирующего сосуда. Для выравнивания температуры внутри термостатирующей части с момента постоянного показания контрольного термометра до начала измерения должно пройти 5 мин.

Для решения задач, связанных с периодическим нагреванием или с нестационарными тепловыми потоками, важно знать коэффициент температуропроводнссти, характеризующий скорость процесса выравнивания температуры. Он представляет собой отношение коэффициента теплопроводности к объемной удельной теплоемкости при постоянном давлении и выражается в см2/с:

Как показывает опыт, тарельчатые экстракторы более эффективны, чем полые и насадочные. Это можно объяснить тем, что в полых и насадоч-ных экстракционных колоннах сплошная фаза движется неравномерно, поскольку и распределитель и поток движущихся капель воздействуют на сплошную фазу, приводя к неравномерному распределению скоростей ее по сечению аппарата. В результате происходит продольное перемешивание сплошной фазы, вызывающее выравнивание концентраций по длине аппарата.

Ко второй группе относятся процессы дробления капель и пузырьков. Размеры капель и пузырьков малы по сравнению с размерами аппарата, поэтому конечный результат перемешивания — диаметр образующихся капель и пузырьков или их поверхность — мало зависит от макрохарактеристик потока. Он определяется, главным образом, интенсивностью микромасштабной турбулентности или величиной сдвиговых усилий в малых элементах объема, сопоставимых по размерам с частицами дисперсной фазы. К данной группе следует также отнести случаи, когйа выравнивание концентраций реагирующих веществ на макроуровне недостаточно для нормального протекания химических реакций и существенную роль играет скорость подвода или отвода веществ на микроуровне, вплоть до расЬтОЯНИЙ, на которых проявляются силы межмолекулярного

Перенос реагирующих веществ из газового потока на поверхность катализатора зависит от характера движения газа в каналах, образуемых зернами катализатора. При турбулентном движении в объеме газовой фазы благодаря конвекционному перемешиванию происходит выравнивание концентраций. Вблизи поверхности при ламинарном движении слой газа теряет свою подвижность и перенос вещества может осуществляться только исключительно за счет диффузии молекул сквозь приповерхностный слой среды с коэффициентом молекулярной диффузии .

Но этот процесс экспериментально и особенно теоретически еще не достаточно изучен. Результатом перемешивания частиц является некоторое выравнивание концентраций и температур в слое, которое идет

Молекулярная диффузия происходит по двум причинам: выравнивание концентраций вследствие градиента концентраций; выравнивание концентраций в результате выравнивания температур .

Как показывает опыт, тарельчатые экстракторы более эффективны, чем полые и насадочные. Это можно объяснить тем, что в полых и насадочных экстракционных колоннах сплошная фаза движется неравномерно, поскольку и распределитель и поток движущихся капель воздействует на сплошную фазу, приводя к неравномерному распределению скоростей ее по сечению аппарата. В результате происходит продольное перемешивание сплошной фазы, вызывающее выравнивание концентраций по длине аппарата.

В непрерывно действующем аппарате идеального смешения на протяжении всего процесса в любой точке реакционного объема концентрация сх остается постоянной, равной конечному значению. Выравнивание концентраций исходных веществ на входе в аппарат происходит практически мгновенно. Естественно, что в последнем случае движущая сила процесса a—сх •остается постоянной, равной конечному и, следовательно, наименьшему значению. Однако основную группу непрерывно действующих аппаратов составляют так называемые аппараты промежуточного типа, занимающие промежуточное положение между аппаратами идеального вытеснения и идеального смешения.

Интерес к распределениям н-алканов в нефтях обусловлен в основном поиском критериев, пригодных для определения степени процессов метаморфизма нефти. Так, известно, что в процессе катагенеза рассеянного органического вещества пород и термического созревания нефтей происходит выравнивание концентраций четных и нечетных гомологов, а так же увеличение доли низкомолекулярных нормальных алканов за счёт деструкции высокомолекулярных алканов'' . Это позволяет .рассматривать характер распределения алканов как один из возможных показателей глубины протекания термолитической деструкции высших алканов к метаморфизма нефтяных компонентов. Для этих целей различными исследователями предложены, например, индексы СП, ОЕР и другие критерии для геохимической типизации нефтей.

Молекулярная перегонка является неравновесным процессом. Для ускорения дестилляции здесь практически полностью устранены выравнивание концентраций как между испаряемой жидкостью и ее парами, так и между парами и их конденсатом.

Кроме того, как указывалось выше, на скорости перегонки может отрицательно сказываться недостаточное выравнивание концентраций по вертикали. По этим причинам температура молекулярной перегонки того или иного вещества не является абсолютной характеристической константой и может играть роль аналитического параметра лишь .дои точном указавдиконструкции употребляемого прибора и условий перегйгйи: скорости, вакуума, температуры конденсатора.

К таким аппаратам относятся лабораторные стеклянные молекулярные кубы, которые предложили Hickman и Sanford . В кубовом аппарате выравнивание концентраций в испаряемом слое происходит всегда менее совершенно, чем в аппаратах с пленочным испарением, что несколько уменьшает скорость перегонки и увеличивает опасность термического разложения.