1.1.2. Реакторы для синтеза соляной кислоты
Примером простейшего типа (факельного) реактора в системе газ-газ при малом избыточном давлении может быть также реактор синтеза HCl.
Хлор бурно реагирует с водородом по реакции H2 + Cl2 = 2HCl, которая начинается при температуре 5000С. Реактор для синтеза соляной кислоты состоит из горелки 3, реакционной камеры 2, камеры охлаждения образовавшихся газов и регулятора давления 1 (рис. 1.7а). Горелка (рис. 1.7б) может быть выполнена в виде кварцевой трубы 1 с отверстиями для подачи Cl2. Водород подается в коаксиальную внешнюю трубу. Газы горят в виде факела в объеме камеры 2. Охлаждение реакционных газов осуществляется за счет теплоотдачи от наружной поверхности стенок реактора.
Рис. 1.7. Схемы реактора для синтеза соляной кислоты (а) и горелок (б): а) 1 – регулятор давления; 2 – реакционная камера; 3 – горелка; б) 1 – кварцевые трубы; 2 – теплоизоляционный материал; 3 – сетка.
1.1.3. Реактор для получения этилена из этана
При проведении большинства реакций в пламени трудно поддерживать его (пламя) устойчивым. В свободном пространстве устойчивое пламя можно получить в том случае, если проводить реакцию в реакционном объеме с огнеупорной насадкой. Примером такого реактора с насадкой может служить реактор парциального окисления этана в этилен. В этом реакторе (рис. 1.8.) реагенты гомогенизируются в камере смешения 3 небольшого объема, затем проходят через решетку 2, которая имеет симметричные отверстия по всей поверхности, и попадают в реакционное пространство 1, заполненное насадкой из керамических шаров. Перед смешением кислород и этан отдельно подогреваются до температуры 6000С. В реакционном пространстве часть этана сгорает до оксида углерода и водорода, а выделенное количество теплоты расходуется для эндотермической реакции распада этана на этилен и водород.
Рис. 1.8. Схема реактора для получения этилена из этана и кислорода:
1 – реакционная камера; 2 – решетка; 3 – камера смешения; 4 – теплоизоляция.
1.1.4. Реактор для хлорирования метана
Конструкция реактора для хлорирования метана изображена на рис.1.9. Основной частью реактора является секция хлорирования 1, имеющая форму цилиндра и изготовленная из чугуна, облицованного слоем антикислотного цемента. Внутри этой секции расположена труба 2 для подачи смеси газов в реакционную зону. Одна часть реакционных газов идет по трубопроводу 7 на переработку, а вторая часть рециркулирует по направлению к эжектору 6. Хлор и смесь газов, которая проходит через трубопровод 5, гомогенизируется эжектором 4, перед тем как пройти через трубу 2. Третья частичная гомогенизация газов, направляющихся к трубе 2, с реакционными газами осуществляется эжектором 10. Для пуска реактор имеет рубашку (11), обогреваемую горячим газом.
Рис. 1.9. Реактор для хлорирования метана:
1 – секция хлорирования; 2 – труба для подачи смеси газов в реакционную зону; 3 – изоляция; 4, 6, 10 – эжекторы; 5, 7 8 – трубопроводы; 9 – кольца Рашига; 11 – рубашка; 12 – никелевый держатель