Главная -> Словарь

Внутренней футеровкой

Такой режим химического процесса, когда его результаты зависят от /)Эф, называют внутренним диффузионным. Во внутреннем диффузионном режиме скорость процесса определяется соотношением между константой скорости k и коэффициентом диффузии 1Эф - Часто и для внутренней диффузионной области пользуются уравнением типа :

Таким образом, наблюдаемая константа скорости реакции во внутренней диффузионной области определяется истинной

Таким образом, только во внутренней диффузионной области следует рассмотреть, как выразить g для реакций со сложной.

Систему уравнений можно решить аналитически или численно. Из-за снижения внутри зерна концентрации А во внутренней диффузионной области концентрация В внутри зерна повысится, и превращение В в D будет происходить более интенсивно. Поэтому селективность процесса по образованию В во внутренней диффузионной области будет ниже, чем в кинетической. Это иллюстрирует рис. VIII-5, на котором приведены результаты численных расчетов системы при k-Jk^ = 4. Из рисунка видно, что при переходе во внутреннюю диффузионную область селективность процесса, измеренная по выходу 5, уменьшается примерно в 2 раза.

На рис. VIII-6 по результатам численных расчетов построена зависимость степени использования внутренней поверхности от фактора у. . Видно, что для экзотермического процесса во внутренней диффузионной области т) может быть больше 1, так как с ростом температуры внутри зерна увеличивается скорость процесса по сравнению с кинетическим режимом.

В зависимости от режима процесса, качества сырья и степени дисперсности катализатора роль диффузионных и адсорбционных процессов может быть больше или меньше. Так, установлено, что при нормальном режиме реактора каталитического крекинга с кипящим слоем порошкообразного катализатора при температурах от 480 до 535° С решающее значение имеют адсорбция и химические реакции на поверхности катализатора *. При крекинге на крупногранулированном катализаторе скорость реакции тормозится диффузией молекул сырья к внутренней поверхности катализатора. Г. М. Панченковым и Ю. М. Жоровым было показано, что каталитический крекинг легких газойлей при размере зерен катализатора 3 — 5 мм и температурном интервале 450 — 500° С протекает в области переходной между внутренней кинетической и внутренней диффузионной **. Крекинг тяжелых газойлей при температурах выше 460° С происходит вблизи внешней диффузионной области, т. е. скорость распада здесь мало зависит от активности и величины внутренней поверхности катализатора и определяется скоростью подвода молекул сырья к внешней его поверхности.

Механизм окисления кокса во внутренней диффузионной области описывается формулой Д. И. Орочко* и близкой к ней формулой А. С. Эйгенсона**.

Катализаторы, дезактивированные в процессе работы, подвергают регенерации при помощи воздуха. В результате происходит окисление кокса и образуются окислы углерода СС2 и СО. Регенерацию осуществляют в регенераторах. Сведения об их конструкции и технологическом режиме работы приведены ниже. В зависимости от условий процесс окисления кокса может протекать в трех основных областях: кинетической, внутренней диффузионной и внешней диффузионной. Рассмотрим регенерацию кокса применительно к гранулам размером 3—5 мм для установок43-102 .

Тепло, выделяющееся при регенерации, частично выводится дымовыми газами, а большей частью расходуется на разогрев гранул катализатора. Одной из важнейших задач при этом является предотвращение перегрева гранул до температур, при которых возможно спекание и дезактивация катализатора. Как показано в работе , для аморфного шарикового катализатора размером гранул 1 — 2 мм --максимальный разогрев происходит в первые 10 — 15 с от начала регенерации, когда с поверхности катализатора удаляется около 10% отложившегося кокса. При этом окисляются близлежащие к поверхности катализатора слои кокса, богатые водородом . Согласно расчетам , разогрев частиц порошкового катализатора при протекании процесса во внутренней диффузионной области через 2 с после начала выжигания кокса может достигать 200—250 °С/ Быстрый разогрев гранул при регенерации приводит к локальным перегревам вследствие недостаточного теплоотвода в массе катализатора. Максимальный локальный перегрев гранулы, зависящий от содержания кокса на катализаторе, размера гранул, концентрации кислорода в регенерирующем газе, может составить от 45 до 175°С .

При регенерации промышленного шарикового аморфного алю-мосиликатного катализатора i процесс протекает при: низких температурах в кинетической области, при средних температурах в переходной, а затем во внешней диффузионной обла.сти. Остаточный кокс окисляется при высоких температурах во внутренней диффузионной области . Причем, чем. меньше расход воздуха на регенерацию, тем при более низких температурах наблюдается переход реакции из кинетической области во внешнедиффузионную. Протекание регенерации при низких температурах в кинетической области подтверждается полученными значениями эффективной энергии активации окисления^ кокса» равной 144,9 кДж/моль. Близкие к этому значения были получены ранее для кинетической области окисления кокса .

период. С углублением процесса регенерации эта зависимость ослабевает и при окислении глубинного кокса скорость ое-акции с увеличением температуры почти не изменяется. Исследуя влияние концентрации кислорода в регенерирующем газе, авторы U^yj установили, что при постоянной температуре регенерация аморфного и цеолитсодержащего катализатора в начальный период протекает в кинетической области и скорость процесса возрастает с ростом Со2 При дальнейшей регенерации влияние изменения концентрации кислорода на скорость горения уменьшается так как процесс^ частично переходит во внутридиффузионную область Дальнейшее окисление остаточного кокса полностью протекает во внутренней диффузионной области и скорость регенерации не зависит от концентрации кислорода

По материальному оформлению могут быть реакторы из углеродистой или низколегированной стали, защищенной внутренней футеровкой, биметаллические и монометаллические.

Корпуса первых реакторов с внутренней футеровкой изготовляли из углеродистой и марганцовистой сталей и снабжали торкрет-бетонной футеровкой *. Футеровка необходима для снижения температуры корпуса в целях уменьшения уровня напряжений в металле, защиты его от сероводородной и водородной коррозии и сокращения расхода металла. Торкрет-бетонная футеровка имеет довольно сложную систему армирования, состоящую из шпилек с шайбами и гайками, двух сеток .

Скорость снижения подачи сырья должна составлять 15—20 м3/ч, давления — 0,4—0,5 МПа/ч. Для реакторов с внутренней футеровкой падение температуры происходит согласно требованию ВНИИ-нефтемаш; для реакторов с наружной изоляцией скорость изменения температуры равна 40 °С/ч. Сброс давления водородсодержащего газа осуществляется ступенчато: в топливную сеть до 0,7 МПа, в факельную линию до 0,2 МПа. Нижний предел остаточного давления в системе должен быть установлен не менее 0,2 МПа во избежание подсоса воздуха.

Конструкция реактора с аксиальным вводом сырья и внутренней футеровкой приведена на рис. 13. В зависимости от гидродинамических условий движения газосырьевой смеси они могут быть с нисходящими или восходящими потоками.

Реактор с аксиальным вводом сырья и внутренней футеровкой Внутреннее устройство реакторов, применяемых в настояще время, не сложное. На рис. 23 приведена конструкция реактор

Реактор с радиальным вводом сырья и внутренней футеровкой. Реакторы данного типа отличаются от реакторов с аксиальным вводом сырья тем, что газосырьевая смесь проходит через слой катализатора в радиальном направлении. Как было указано выше, такое конструктивное решение позволяет значительно снизить гидравлическое сопротивление, уменьшить вероятность засорения катализатора продуктами коррозии.

Реакторы каталитического риформинга и гидроочистки. Реакторы для осуществления указанных процессов представляют собой цилиндрические вертикальные аппараты с эллиптическими или полушаровыми днищами, заполненные катализатором. Внутренний диаметр аппаратов достигает 4,5 м, высота слоя катализатора от одного до трех диаметров аппарата. Реакторы каталитического риформинга работают при температуре до 550 °С и давлении до 5 МПа, реакторы гидроочистки — при температуре до 450 °С и давлении до 7 МПа. Их изготавливают либо с внутренней футеровкой торкрет-бетоном, либо без нее. В первом случае температура стенки корпуса не превышает обычно 200 °С, во втором случае она равна температуре процесса.

Наиболее радикальной реконструкцией типовых установок каталитического крекинга является замена существующего реакторного блока совмещенным реактором-регенератором *. Для ввода сырья в реактор использован диффузор, описанный ранее ; значительно упрощен вывод из реактора продуктов разложения: сложные колпачковые устройства заменены сборными коробами, ведущими в кольцевой зазор между корпусами реактора и регенератора. Небольшие скорости паров в коробах и зазорах устраняют возможность уноса катализатора из реактора. Реактор диаметром 4,22 м выполнен из биметалла или из углеродистой стали с внутренней футеровкой жароупорным торкрет-бетоном.

Реактор представляет собой полый вертикальный цилиндрический аппарат с шаровыми днищами. Диаметр и высота его зависят от мощности установки и технологической схемы процесса и составляют: диаметр 1,4—3,6 м; высота — 6—24 м. Сначала корпус реакторов с внутренней футеровкой изготовляли из углеродистой и марганцовистой сталей и снабжали торйрет-бетонной футе-

Реактор - сварной сосуд, рассчитанный на проведе -ние процесса гидроочистки или гидрокрекинга в условиях высоких температур и давлений при наличии водородной и сероводородной коррозии. Стенки корпусов аппаратуры выполняются из слаболегированных сталей с внутренней футеровкой, биметаллическими и многослойными с внутренними плакирующими слоями из высоколегированных сплавов и др.

его проводить при повышенной температуре в реакторах. Особенно это относится к реакторам с внутренней футеровкой, в слое и под слоем которой- могут накапливаться углеводороды .

из биметалла без внутренней теплоизоляции, с применением биметаллического листа толщиной до 250 мм; в многослойном исполнении с внутренней футеровкой, обеспечивающей надежную теплоизоляцию корпуса при давлении 150 ат в присутствии жидкости; в многослойном исполнении без внутренней теплоизоляции. Для последнего варианта, являющегося наиболее перспективным, необходимо обеспечить изготовление многослойных сосудов большого диаметра из металлов, устойчивых против водородной и сероводородной коррозии при температурах до 430° С. В настоящее время указанные варианты изучаются специализированными исследовательскими институтами и машиностроительными заводами.