Химические реакторы. Лекция №16

1.

Химические реакторы
Лекция № 16
1

2.

Реакторы для гомогенных процессов
Емкостные аппараты –
периодические и проточные –
снабжены мешалками,
конструкции которых
разнообразны:
пропеллерные,
лопастные,
турбинные с центральной
трубой, обеспечивающие
наиболее интенсивное
перемешивание реакционной
массы,
для вязких жидкостей –
рамные и червячные

3.

4.

5.

Теплообменные устройства в реакторах: рубашки или теплообменники
внутри реактора в виде змеевиков или секций трубок.

6.

Реакторы из нержавеющей стали
широко используются в различных
областях, включая нефтяную,
химическую, резиновую отрасли, а
также для производства
ядохимикатов, медикаментов,
пищевых продуктов и т.д. Данные
реакторы применяются для
осуществления сульфирования,
азотирования, алкилирования,
гидрирования, полимеризации,
конденсации и т.д.

7.

Реактор с паровым нагревом состоит из
корпуса, кожуха, смесителя, привода,
уплотнения вала, опоры и т.д.
Такие реакторы изготавливаются из
различных видов нержавеющей стали.
Такие реакторы применяют для проведения
химических реакций с использованием
взрывоопасных, воспламеняемых и
токсичных веществ, поэтому широко
используются в химической, нефтяной,
фармацевтической промышленностях, а
также для производства резины,
ядохимикатов и т.д.

8.

Реакторы высокого давления в основном
изготавливаются из нержавеющей стали,
может быть нанесен политетрафторэтилен и
изготовлена подкладка из никеля. Для
подшипников мешалки используется
антикоррозионная нержавеющая
подшипниковая сталь, что обеспечивает
возможность высокоскоростного вращения,
размешивания материалов низкой вязкости.
Может быть выбран способ подачи исходных
реагентов – верхний или нижний.

9.

Стеклянные химические реакторы
для лаборатории, для
фармацевтического
производства, цилиндрической
и сферической формы, объемом
от 1 до 750 литров

10.

Трубчатый реактор часто
применяют для
осуществления
высокотемпературных
гомогенных реакций.
Например, в термическом
крекинге углеводородов
проще помещать секцию
трубок в камеру сгорания, в
которой аккумулируется
тепло, необходимое для
обеспечения необходимой
температуры. Такие
реакторы называются
трубчатыми печами
.

11.

Реакторы для гетерогенных процессов «газ – жидкость»

12.

Виды насадок
А – насадка из колец Рашига:
1 – отдельное кольцо;
2 – кольца навалом;
3 – регулярная насадка;
Б –фасонная насадка:
1 – кольца Палля;
2 – седлообразная насадка;
3 – кольца с крестообразными
перегородками;
4 – керамические блоки;
5 – витые из проволоки насадки;
6 – кольца со внутренними спиралями;
7 – пропеллерная насадка;
8 – деревянная хордовая насадка.

13.

Проточный емкостной
реактор.
Газ барботирует через жидкость.
Интенсивность взаимодействия фаз при
барботаже зависит от скорости
всплытия пузырей и их размера.
Скорость всплытия определяется
гравитационными силами и поэтому
ограничена.
Насадочный
реактор
Жидкость стекает по насадке, а газ движется
между элементами насадки.
Размеры элементов насадки (кольца, шары и
др.) в среднем составляют
10-50 мм.
Внешняя поверхность элементов и,
следовательно, поверхность контакта фаз
составляет сотни квадратных метров в
кубометре слоя и поэтому взаимодействие фаз
происходит достаточно интенсивно.

14.

Промышленный реактор

15.

Насадочный колонный реактор

16.

17.

Реакторы для гетерогенных процессов
«газ – твердое»

18.

Реактор используется для взаимодействия газа с
твердым реагентом.
В реакторе твердый реагент
неподвижен, газообразный или
жидкий реагент непрерывно
проходит через него.
По твердому веществу процесс
периодический.

19.

Можно дать возможность медленно
"проваливаться" твердым частицам
через реактор наподобие перетеканию
песка в песочных часах и добавлять
свежий твердый реагент.
Способ простой, но время пребывания
твердых частиц будет очень
неравномерным - у стенок они будут
задерживаться много дольше, чем по
оси слоя. Равномерность времени
пребывания твердого материала
обеспечивают механически.

20.

В полочном реакторе скребки
с направляющими лопатками
передвигают материал по
полками (ворошат),
пересыпают его с одной на
другую.
Так был устроен реактор
(печь) обжига серного
колчедана.

21.

Конструкции реакторов модифицированные таким образом, чтобы и по
твердому реагенту процесс являлся непрерывным:

22.

Удобен и распространен процесс
непрерывного движения твердого материала
во вращающейся наклонной трубе.
Классическим примером такого реактора
является вращающаяся печь получения
клинкера в цементном производстве.
Такого же типа реактор – аммиачный
нейтрализатор в производстве двойного
суперфосфата.
Передвижение твердого
материала на транспортере

23.

Аппараты со взвешенным слоем твердых частиц:
псевдоожиженный (а)
фонтанирующий (б) слои,
распылительное инжектирование
твердого материала через
специальную форсунку (в),
в режиме пневмотранспорта (г), в
котором мелкие твердые частицы
пролетают реактор вместе с газом.
Основной недостаток этих
способов - эрозия стенок
аппарата, дробление частиц, унос
пыли и загрязнение ею газового
потока.

24.

Реакторы для гетерогенно-каталитических процессов с
неподвижным слоем катализатора

25.

Трубчатый реактор по виду подобен
кожухотрубному теплообменнику.
Через трубки, заполненные катализатором,
проходят газообразные или жидкие
реагенты. Температурный режим
обеспечивают циркуляцией теплоносителя
в межтрубном пространстве.
Многослойный реактор

26.

Реакторы для гетерогенно-каталитических
процессов (со взвешенным слоем катализатора)

27.

Реактор производства полиэтилена высокого
давления
Назначение
Для полимеризации этилена с
целью получения полиэтилена
высокого давления с высокими
потребительскими свойствами.
Техническая характеристика
Объем, м³:
- корпуса ............................. 0,25
- рубашек ............................ 0,04
Давление рабочее, МПа:
- в корпусе ............................ 144
- в рубашке ............................ 0,1
- регенерации ......................... 0,1
Температура рабочая, °C:
- В корпусе ...................... 160-290
- в рубашке ............................ 400
Среда: токсичная,
взрывопожароопасная,
некоррозионная
Промышленное освоение:
ОАО "Ангарский завод
полимеров".

28.

Колонна синтеза
карбамида
Колонна, производительностью
100 тонн в сутки имеет диаметр
1,2 м, высоту 14 м. При времени
пребывания реакционной смеси
в ней 40-45 минут и молярном
соотношении
NH3 : CO2 : H2O = 4,5 : 1 : 0,5
степень конверсии двуокиси
углерода в карбамид составляет
около 62 %

29.

Колонна синтеза метанола