- •Понятия «химический процесс», «химический реактор». Требования, предъявляемые к химическим реакторам.
- •Технологические критерии оценки эффективности протекания процесса в химическом реакторе: степень превращения реагента, выход продукта, связь между ними.
- •Уровень химического процесса и уровень химического реактора в иерархической структуре химического производства.
- •Химический процесс на молекулярном и макроуровне, учёт взаимного влияния химической реакции и процессов переноса импульса, массы и теплоты. Кинетическая и диффузионная области процесса.
- •Общая характеристика гомогенных процессов. Аппаратурное оформление гомогенных некаталитических процессов.
- •Гомогенные некаталитические процессы: термодинамические закономерности влияния температуры на степень превращения реагента (выход продукта).
- •Гомогенные некаталитические процессы: термодинамические закономерности влияния давления на степень превращения реагента (выход продукта).
- •Гомогенные некаталитические процессы: термодинамические закономерности влияния концентраций реагентов, продуктов и инертных примесей на равновесие реакций.
- •Кинетические закономерности гетерогенных некаталитических процессов. Пути интенсификации гетерогенных процессов.
- •Гетерогенные некаталитические процессы в системе «газ-твердое тело»: модель с фронтальным перемещением зоны реакции, ее характеристика.
- •Гетерогенные некаталитические процессы в системе «газ-твердое тело»: вывод уравнения скорости процесса, его анализ.
- •Гетерогенные некаталитические процессы «газ-твердое тело»: закономерности, области протекания, пути интенсификации, их теоретическое обоснование.
- •Гетерогенные некаталитические процессы в системе «газ-твердое тело»: лимитирующая стадия, способы ее определения.
- •Аппаратурное оформление гетерогенных некаталитических процессов в системе «газ - твердое тело».
- •Аппаратурное оформление гетерогенных некаталитических процессов в системе «жидкость - твердое тело».
- •Гетерогенные некаталитические процессы в системе «газ-жидкость»: пленочная модель, ее характеристика.
- •Гетерогенные некаталитические процессы «газ-жидкость»: кинетические закономерности, теоретическое обоснование путей интенсификации.
- •Аппаратурное оформление гетерогенных некаталитических процессов в системе «газ-жидкость».
- •Аппаратурное оформление гетерогенных некаталитических процессов в системе «жидкость - жидкость».
- •Промышленный катализ: сущность, механизм, назначение.
- •Виды катализа, классификация механизмов катализа.
- •Стадии гетерогенно-каталитического процесса на твердом катализаторе.
- •Технологические характеристики твердых катализаторов.
- •Отравление и регенерация катализаторов. Регенератор катализатора «крекинг-флюид» процесса.
- •Состав и способы изготовления контактных масс.
- •Аппаратурное оформление гетерогенных каталитических процессов.
- •Классификация химических реакторов.
- •Моделирование химических реакторов: понятие об элементарном объеме и элементарном промежутке времени, уравнение материального баланса химического реактора (в общем виде) и его анализ.
- •Общая характеристика идеальных моделей химических реакторов (допущения об идеальности, характер изменения параметров в зависимости от объема реактора и от времени).
- •Модель реактора идеального смешения периодического действия (рис-п), работающего в изотермическом режиме. Вывод характеристического уравнения.
- •Модель реактора идеального смешения непрерывного действия (рис-н), работающего в изотермическом режиме. Вывод характеристического уравнения.
- •Модель реактора идеального вытеснения (рив), работающего в изотермическом режиме. Вывод характеристического уравнения.
- •Модель каскада проточных реакторов идеального смешения (рис-к), работающего в изотермическом режиме.
- •Сравнение эффективности работы изотермических химических реакторов, описываемых различными моделями, по селективности протекания целевой реакции.
- •Сравнение эффективности работы изотермических химических реакторов, описываемых различными моделями, по выходу продукта.
- •Уравнение теплового баланса химического реактора в общем виде, его анализ. Тепловые режимы работы реакторов.
- •Модель реактора идеального смешения непрерывного действия (рис-н), работающего адиабатическом режиме.
- •Графическое решение модели реактора рис-н, работающего адиабатическом режиме, для необратимых эндо- и экзотермических реакций.
- •Графическое решение модели реактора рис-н, работающего адиабатическом режиме, для обратимых эндо- и экзотермических реакций.
- •Реализация оптимальных температурных режимов в каскаде рив при проведении обратимых экзотермических реакций.
- •Реализация оптимального температурного режима в каскадах рис, рив при проведении обратимых эндотермических реакций.
- •Реализация оптимального температурного режима в каскадах рис, рив при проведении эндотермических реакций.
- •Сопоставление конструкции аксиальных и радиальных реакторов установок каталитического риформинга.
- •Устройство аксиальных реакторов гидрогенизационных процессов.
- •Устройство реакторов «крекинг-флюид» процесса.
- •Устройство реакторов производства алкилата.
- •Устройство реакторов коксования нефтяных остатков.
Сопоставление конструкции аксиальных и радиальных реакторов установок каталитического риформинга.
Реактор с аксиальным вводом сырья: реактор включает в себя такие общие конструктивные детали, как корпус, днище, штуцеры для ввода и вывода сырья и продуктов реакции, распределитель, опорную решетку, катализатор и фарфоровые шарики, многозонную термопару, футеровочный слой и опорное кольцо.
Сырье подается в реактор через верхний штуцер и распределитель, который обеспечивает равномерное распределение парогазового потока в верхнем пустотелом пространстве реактора. Затем поток проходит через слой фарфоровых шариков, которые предназначаются для более равномерного распределения потока по слою катализатора. Диаметр шариков может меняться, но обычно применяются шарики диаметром 16—20 мм.
Пройдя слой катализатора, продукты реакции удаляются по центральной трубе через верхний боковой штуцер.
1 — штуцер вводя сырья; 2 — распределитель; 3 -штуцер вывода продуктов реакции; 4 —корпус; 5 — наружная термопара; 6 — опорное кольцо; 7 — днище; 8 — люк для выгрузки катализатора; 9 — легкий шамот; 10 — люк; 11 — штуцер дли эжекции газов; 12 — опорная решетка; 13. 14. 15 — фарфоровые шарики; 16 — катализатор: 17 — футеровка; 19 — штуцер для термопары.
Р
еактор
с радиальным вводом сырья: 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.
Внутреннее устройство отличается от
реакторов с аксиальным вводом тем, что
катализатор размещается во внутреннем
перфорированном стакане, а между
футеровкой и стаканом существует
кольцевой зазор. Газосырьевая смесь
по кольцевому зазору проходит через
слой катализатора и выводится через
центральную перфорированную трубу.
1 — штуцер ввода сырья; 2 — футеровка; 3 — поверхностные термопары; 4 — корпус; 5 - многозонная термопара; 6 — фарфоровые шарики; 7 — штуцер вывода продуктов реакции; 8 — катализатор.
Устройство аксиальных реакторов гидрогенизационных процессов.
В
этих процессах применяются реакторы с
аксиальным вводом сырья. Они могут иметь
сплошной слой, состоящий из одного либо
нескольких катализаторов, или быть
полочного типа (два – три слоя, с зонами
промежуточного охлаждения). Кроме
функции обеспечения охлаждения потока
по высоте слоя катализатора полочный
тип реактора может использоваться для
достижения равномерной загрузки сырьем
слоя катализатора (как по сечению, так
и по высоте).
1 – штуцер входа газо-сырьевой смеси; 2 – входное устройство; 3 – распределительная тарелка; 4 – корпус и футеровка реактора; 5,7 – верхний и нижний слой фарфоровых шариков; 6 – сплошной слой катализатора (или нескольких катализаторов); 8 – штуцер для выгрузки фарфоровых шариков и катализатора; 9 – штуцер выхода газопродуктового потока; 10 – многозонная термопара
Поток газосырьевой смеси входит в реактор через штуцер (1) и предварительно распределяется по сечению аппарата во входном устройстве (2). Оно необходимо в реакторах и адсорберах для предотвращения струйного попадания сырьевого потока на слой катализатора или адсорбента, в результате чего эти твердые вещества могут быть разрушены или неравномерно распределены в объеме слоя. Однако только с его помощью не удается создать условия для движения потока в аппарате с одинаковой скоростью по всему его сечению. Для этой цели в реакторе устанавливают распределительную тарелку и засыпают поверх слоя катализатора слой инертного материала (фарфоровых шариков). В некоторых случаях перед распределительной тарелкой размещают тарелку для сбора механических примесей, например окалины.
