
- •Классификация реакторов и факторы, влияющие на их конструкцию.
- •3.Реакторы каталитических газофазных процессов. Реакторы с неподвижным слоем катализатора- реактора с компактным слоем зернистого катализатора.
- •Р еакторы газофазных процессов. Реакторы с неподвижным слоем катализатора полочного типа.
- •8. Реакторы каталитических газофазных процессов. Реакторы с псевдоожиженным слоем зернистого катализатора
- •Р еактора, работающие под высоким давлением (колонны высокого давления).
- •10. Реакторы некаталитических газовых процессов. Конструкция трубчатых реакторов (печи)
- •11. Основные показатели работы трубчатых печей и их классификация.
- •12. Особенности применения реакторов смешения и вытеснения.
- •15 Особенности программно-регулируемых реакторов. Область применения. Расчет теплового баланса прр.
11. Основные показатели работы трубчатых печей и их классификация.
Р
аботу
трубчатой печи хар-ют следующие осн.
показатели: производительность, полезная
тепловая нагрузка, теплонапряженность
и коэффициент полезного действия.
Производительность
печи –
кол-во сырья в тоннах, нагреваемого в
печи в ед.времени (сутки). Суточная
производительность печей колеблется
в широких пределах (от 50 до 2000 т). Зависит
она от многих факторов: количества
змеевиков в печи, вида сырья, назначения
печи (нагрев или разложение сырья),
диаметра змеевика, скорости прохождения
сырья внутри змеевика. Полезная
тепловая нагрузка –
количество тепла, к-ое воспринимается
сырьем в печи. Полезная тепловая нагрузка
трубчатых печей составляет от 6 до 25
кВт. Теплонапряженность
поверхности нагрева –
количество тепла в кВт (ккал), переданного
через 1 м2
поверхности змеевика в час. Чем выше
значение теплонапряженности труб, тем
более эффективно передается тепло. Чем
больше термоустойчивы сырье и металл
труб, чем меньше вязкость сырья и выше
скорость его движения в трубах, тем
большую теплонапряженность труб можно
допустить. Теплонапряженность в
современных трубчатых печах, н.: пиролиза
углеводородов. КПД
печи численно равен части общего
выделившегося в печи тепла, к-ая полезно
использована в печи. При полном сгорании
топлива КПД печи зависит от ее конструкции,
коэффициента избытка воздуха
(показывающего, во сколько раз больше
подано в печь воздуха, чем это необходимо
для полного сгорания топлива) и температуры
дымовых газов, покидающих печь. Для
трубчатых печей КПД=0,6-0,85.
Радиантно-конвекционные трубчатые печи
классифицируют: а)
конфигурации (односкатные, шатровые и
цилиндрические); б)
количеству радиантных камер (однокамерные,
двухкамерные и многокамерные); в)
числу потоков сырья (однопоточные и
двухпоточные); г)
месту расположения конвекционной камеры
(с нижним, верхним и боковым расположением
конвекционной камеры); д)
способу облучения труб (печи с односторонним
или двусторонним облучением труб). а –
конвекционная печь; б
–
однокамерная печь с боковым расположением
конвекционной камеры; в
–
однокамерная печь с нижним расположением
конвекционной камеры; г
–
однокамерная печь с верхним расположением
конвекционной камеры; д
– вертикальная
цилиндрическая печь; е
–
однокамерная печь беспламенного
горения с панельными горелками; ж
–
двухкамерная двухпоточная печь с
горизонтальным сводом; з – двухпоточная
двухкамерная печь с наклонным сводом;
1 – горелки; 2
–
радиантный змеевик; 3
–
конвекционный змеевик; 4
–
дымоход; 5 – перевальная стенка; 6
– панельные
горелки.
12. Особенности применения реакторов смешения и вытеснения.
РИС имеют перемешивающее устройства: механическая либо циркуляционные насосы (турбулентный режим). для жидкофазных процессов. В каждой точке раствора концентрация кат. РИВ не имеют перемешивающее устройство, это трубчатые аппараты. В них ламинарный режим для газофазных процессов. Время пребывания всех частиц в растворе одинаково. Концентрация в РИВ меняется плавно, а РИС скачкообразно в каждый момент времени. В РИВ движущая сила больше чем в РИС (из-за концентрации) и РИВ продуктивны.
13. Расчет теплового баланса адиабатического реактора. Любой тепл.баланс основывается прежде всего на законе сохранения энергии: сколько тепла вошло в аппарат, столько и вышло,за вычетом тепла в окружающую среду. Iрод: Qп=Qр+Qпот;Qc=G·cp·T;G-производительность;cp-теплоемкость. IIрод(фаза перехода):Q=G·r; Qприхода=∑Gi·cpi·Ti;∑-тепла всех матер.потоков которые входят в реактор. Q’расх=∑Gi·cpi·Ti-количество тепла отводимое всеми потоками в системе. Q”расх=G·∆Hp; G-количество превращенного вещества.∆Hp-тепло выделяющееся при расходовании 1моля вещества. Qпот=0,02÷0,03Qприх; Температура и массовые расходы исходных веществ известны заранее. Тепловой эффект реакции можно, определить из справочных данных либо экспериментально. Количество израсходованного при этом сырья и кол-во образовавшихся продуктов известны из расчета мат.баланса. Теплоемкости продуктов и исходных веществ известны заранее. Следовательно тепловой расчет адиабатического р.сводится к определению температуры реакционной массы на выходе из реактора. Знание данной температуры позволит понять сколько оптимально работает р.:
∑Gi·cpi·Ti=Твых(∑Gi·cpi)± Qх.р- Qпот;
Твых=((∑Gi·cpi·Ti+ Qх.р- Qпот) / ∑Gi·cpi);
В большинстве случаев выходящая из аппарата реакционная смесь поступает в теплообменный аппарат. Полученная температура является исходной для расчета количества теплоносителя и хладоагента в последующей теплообменной аппаратуре. Для проведения эндотермических реакций как правило используют 2 адиабатических р.с промежуточным теплообменником в котором выходящая охлажденная реакционная масса в следствии химических реакций заново перегревается и поступает в последующий реактор Данный процесс нашел свое применение при парофазной дегидротации МФК в стирол.
14. Расчет теплового баланса изотермического реактора. Отличительной чертой изотермич. реактора яв-ся const t по всему сечению ап-та. Он прим-ся в основном в процессах, протекающих с выделением тепла, следовательно для поддержания t на опред. уровне исп-ся различ. теплообменные элементы. Поверхность тепловых элем. должна обеспечивать эффективный теплоотвод выделившийся в ходе протекания хим.р-ция тепла. Большинство хим.р-ции яв-ся каталитическими, а в основном в широкое распространение получил гетерогенный катализ. Эти катализаторы обладают низкой теплопроводностью и следовательно для эффективного под-вода тепла или заполняют трубки, а в межтрубной полости ап-та циркулирует хладагент Т=const; Qприх=Qрасх. Тепловой расчет изотермич.реактора сводится и опред.кол-ва хладагента поступившего в реактор необходимого для снятия выделившего тепла
Qприх=G2*Cpx*T2+G1*Cpc*T1; G2-?
Qрасх=G1*Cp*T1+G2*Cpx*T1+-Qпр.+Qпот;
Qх.р.= Qх.рi;
Qх.рi=vi(Hпрод.-Hисх.в.);
G2*Cpx*T2+G1*Cpc*T1=G1*Cpр.м.*T1+G2*Cpx*T1+-Qх.пр.+Qпот;
Qпот.=0,02*Qприх.;
2*(Gр.х.*T2-Cpx*T1)=G1*Cp*T1-G1Cрc*T1+-Qх.пр.+Qпот;
G2=(G1*T1*(Cрр.м.-Cрc)+-Qх.пр.+Qпот.)/Cpx(T2-T1)
В уравнении теплового баланса учитываются все и тепловые потоки, входящие в реакор и выходящие из него. Такими потоками яв-я:
Qвх – теплота реакционной смеси
Qвых – теплота покидающая объем
Qхр – теплота хим. реакции (завищая от поглащения или выделения)
Qто – теплота расход. На теплообмен с окр. средой
Qфп – теплота фазовых превращений
Для стационарного
режима
Для нестационарного режима происходит положительное или отрицательное накопление теплоты в элементарном объеме.
Уравнения яв-я
общими для теплового баланса. В
изотермическом режиме температура
реакционной смеси, выходящей в реактор
= температуре в реакторе и температуре
смеси покидающей реактор. Это возможно,
если выделение или поглощение теплоты
в результате химической реакции полностью
компенсируется теплообменом с окружающей
средой. Для стационарного изотермического
режима при постоянстве физ. Свойства
системы можно записать: