- •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.
Виды катализа, классификация механизмов катализа.
Виды катализа:
биохимический;
кислотно-основный;
радикальный (молекулы с неспаренными электронами);
окислительно-восстановительный.
Механизмы катализа:
гомогенный;
гетерогенный;
псевдогомогенный (размер частиц катализатора совместим с размерами молекул);
нанокатализ (размер частиц 10-100 Å (ангстрем)).
Стадии гетерогенно-каталитического процесса на твердом катализаторе.
Этот вид катализа напоминает гетерогенный процесс: 3,4 и 5 стадии ускоряются подъемом Т.
диффузия реагента через пограничный слой, окружающий частицу катализатора – внешняя диффузия;
диффузия реагента внутри частицы катализатора (скорость диффузии зависит от размера пор);
адсорбция субстрата на активных центрах катализатора (слабая адсорбция не вызывает активацию процесса, а излишне сильная затрудняет десорбцию продукта с активного центра);
каталитическая реакция – перестройка электронной плотности в адсорбированных молекулах субстрата с образованием продукта;
десорбция продукта с активного центра;
внутренняя диффузия продукта в порах катализатора.
Технологические характеристики твердых катализаторов.
активность – способность ускорять реакцию по сравнению с отсутствием катализатора. Зависит от количества активных центров и способности активных центров уменьшать энергию активации;
объемная скорость – количество сырья, пропущенное через объем катализатора;
время контактирования – время, обеспечивающее заданную степень превращения сырья;
отравляемость – способность катализатора сохранять активность длительное время;
температура зажигания – минимальная температура, при которой катализатор имеет активность достаточную для автотермической работы в промышленных условиях. Она в значительной степени определяет ценность катализатора;
стоимость;
механическая прочность гранул катализатора;
межрегенерационный пробег;
общий срок службы;
селективность катализатора.
Отравление и регенерация катализаторов. Регенератор катализатора «крекинг-флюид» процесса.
Отравление – это частичная или полная потеря активности под действием небольшого количества веществ, называемых контактными ядами. Последние обычно поступают с исходной реакционной смесью, которую приходится тщательно очищать. Очистная аппаратура во многих процессах значительно более громоздка и обходится дороже при эксплуатации, чем сами реакторы. Исходя из этого, устойчивость катализатора к действию контактных ядов является важнейшим критерием его применимости в производстве. Количество яда, достаточное для отравления катализаторов, как правило, чрезвычайно мало. Отравление, в основном, специфично. Каждый яд действует замедляющее, как правило, только в отношении одного катализатора и определенной реакции. При изменении компонентов реакции или условий ее проведения этот яд может оказаться безвредным. Действие яда может быть селективным, что дает возможность повысить избирательность катализатора.
Регенерация – ?
«Крекинг-флюид» процесс – процесс катализа в кипящем слое катализатора – микросферический катализатор витает в потоке паров сырья. По мере закоксовывания частицы катализатора тяжелеют и падают вниз. Далее катализатор поступает в зону отпарки, состоящую из усеченных конусов. Под конусы подают пар, удаляющий адсорбированный углерод с поверхности катализатора. Отпаренный катализатор направляется на регенерацию – выжигание кокса. Регенерацию ведут в токе горячего воздуха в «псевдоожиженном» слое.