Распределение потоков в системе
ствердым катализатором
В гетерогенно-каталитических процессах, в отличие от процессов с твердым реагентом, количество твердой фазы – катализатора при химическом процессе не меняется и не возникает необходимость систематического обновления твердой фазы.
Неподвижность катализатора не всегда превращает эти процессы в периодические, поэтому в гетерогенно-каталитических процессах на практике наиболее часто используют неподвижный слой катализатора.
Распределение потоков в системе
ствердым катализатором
В этих случаях при организации потоков в реакционной зоне промышленных реакторов решающее значение приобретают полнота использования поверхности катализатора и снижение энергетических затрат на преодоление гидравлического сопротивления катализаторного слоя.
Распределение потоков в системе с твердым катализатором
Распределение потоков в системе
ствердым катализатором
При протекании быстрых реакций необходимая толщина слоя катализатора исчисляется несколькими сантиметрами и приобретает важнейшее значение равномерность распределения потока по сечению реакционной зоны (а).
Соотношение между объемом катализатора и объемным расходом реагентов должно быть таково, чтобы время соприкосновения было достаточным для достижения заданной степени превращения.
Распределение потоков в системе
ствердым катализатором
В многотоннажных производствах с большим объемом перерабатываемой смеси количество необходимого катализатора часто достигает нескольких тонн и высота слоя катализатора в реакционной зоне оказывается весьма значительной (б).
При этом увеличивается гидравлическое сопротивление, которое еще больше возрастает в процессе работы из-за разрушения частиц катализатора и их слеживания.
Уменьшение сопротивления слоя увеличением размера в данном случае неприемлемо из-за снижения удельной поверхности катализатора и падения его активности.
Распределение потоков в системе
ствердым катализатором
Снижение гидравлического сопротивления слоя достигается при расположении того же количества катализатора так, чтобы увеличилось сечение катализаторного слоя.
Такого положения можно добиться при радиальном направлении реакционного потока через слой катализатора в виде цилиндра (в) или горизонтальном расположении реакционной зоны и направлении катализаторного слоя вдоль реакционной зоны (г).
Распределение потоков в системе
ствердым катализатором
В многотоннажных производствах органической технологии целесообразно иметь в реакторах
подвижный слой катализатора.
Подвижность частиц дает возможность реализовать течение твердого катализатора через реакционную зону и поддерживать его активность на постоянном уровне путем организации непрерывной регенерации.
Распределение потоков в системе
ствердым катализатором
Такая возможность особенно существенна для процессов с изменяющейся активностью катализатора, например, в случае каталитического крекинга нефтяного сырья, протекающего при высокой температуре с образованием кокса, который, откладываясь на поверхности катализатора, быстро его «закоксовывает» и приводит к потере активности.
Наибольший эффект от подвижного катализатора достигается при создании в реакционной зоне псевдоожиженного слоя, когда размер частиц не превышает 1 мм и обеспечивается полнота использования внутренней поверхности катализатора, что ускоряет как процесс крекинга, так и выжиг кокса при регенерации.
Схема реакционного узла и вводного устройства установки каталитического крекинга
Организация потоков в реакционной системе установок КК
Закоксованный катализатор непрерывно выводят из реактора в регенератор. где происходит регулируемый выжиг кокса и восстанавливается активность катализатора, после чего катализатор возвращают в реактор, обеспечивая непрерывность процесса.
В псевдоожиженном слое перемешивание осуществляется восходящим потоком реакционной смеси и режим приближается к идеальному смешению.