Реакторлар және регнераторлар

Пән: Химия
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 6 бет
Таңдаулыға:

Жоспар:

1. Каталитикалық крекинг қондырғылары: реакторлар және регнераторлар

2. Химиялық апараттарға қойылатын талаптар

3. Реаторлардың жіктелуі:

А. Мерзімді жұмыс істейтін реакторлар

Б . Үздіксіз жұмыс істейтін реакторлар

В . Жартылай үздіксіз жұмыс істейтін реакторлар

Мұнайды обработка жасайтын жоғарысенімді процесттерді жасайты құрылғылардың саны жыл санап өсіп келеді. Мұнайды химиялық оброботка жасау реакциялық аппараттарда және ракторларда жүреді. Бұл аппараттарда жүретін процестер мұнайдан жоғары өнімді өнімдерді алуға мумкіндік береді. Реактордың конструкциясы химиялық процестің барлық талаптарына жауап беру қажет. Процессордегі реакция максималды жылдамдықпен және максималды өнімділікпен жүру қажет. Бұл процесске қол жеткізу катализаторда температураны, қысымды және уакытты белгілі бір дәрежеде ұстап тұрудың нәтижесінде жүзеге асырылады. Промышленной реакторларда реакция екі немесе одан да көп фаза жүзеге асырылады. Қатты катализаторлармен жұмыс жасайтын реакторларда жылдамдыкпен катар фазалар арасындағы айналу реакциясының жылдамдығы қамтамасыз етілу қажет. Әрбір химиялык өнімдер транспорттық қүрылғылармен өзара дәйекті жағдайластырылған әртүрлі құрылысты және арнайы тағайындалған аппараттарда алынады. Технологиялық үлгінің аппараттарының ішінде химиялық айналдыру жүретін аппараттарды, яғни негізгі технологиялық операция жүргізілетін аппаратты атап көрсетуге болады. Мұндай аппараттар реакторлар деп аталады. Сонымен. ішінде массатасымалдау (диффузиялык) процесі мен химия-технологиялық процестер жүретін аппаратты химиялық реактор деп атайды. Мысалы, күкірт қышқылын өндіретін цехтың пештік бөлімінде реактор деп күкіртті немесе колчеданды жандыру пешін айтады, ал байланыстыру бөлімінде байланыстырғыш аппарат және т. б. саналады. Көмекші аппараттарда дайындау операциялары - ұнтақтау, еріту, кептіру немесе ылғалдандыру, жылыту немесе суыту, жуу және т. б. жүргізіледі, әдетте олар технологиялық үлгіде реактордың алдында да, немесе соңында да орналаса береді. Реактордың алдындағы аппараттардың негізгі міндеті шикізатты реакцияға дайындау, ал реактордан кейінгі орналасқан аппараттардың міндеті реакцияның өнімдерін бөлу, оларды шоғырландыру немесе зиянды косымшалардан тазарту болып табылады. Кей жағдайда, көмекші операциялар (жылыту, ұнтақтау, еріту, буландыру, сұйық күйге айналдыру және т. б. ) мен химиялық айналдыру, бір аппаратта жүруі мүмкін. Сонымен қатар, реакторларға қойылатын басқа да шарттар бір-бірімен қарама-қарсы байланысқан. Мысалы, жылу қолдануын жақсарту алмастырғыш құрылғылардың күрделенуін талап етеді. ал ол реактордың құнын асырады. Яғни реактордың түрін таңдау, қарастырылған талантарды ескеру арқылы, тек жинақты экономикалық есептеулерден кейін жүзеге асырылады.

Бұл есептеулерді іске асыру үшін, инженер-технолог процестің кинетика мағлұматтарымен, реагенттерді енгізу және реакция өиімдерін шығару шарттарымен әрекеттесуші компоненттерді араластыру сипаттамаларымен, процестің жылу алмастыру жагдайларымен жәнс т. б. мәліметтермен камтамасыз етілуі қажет. Басқа сөзбен айтқанда реактордың тиісті класын анықтап таңдап алу қажет, өйткені технологиялық есептеулердің әдістері мен параметрлерді іріктеп алу түрлі класс реакторлары үшін ерекше болады.

Химиялық реакторларға қойылатын талаптар.

Түрлі сипаттамалы технологиялық процестердің негіздеріне жататын, химиялық және физикалық құбылыстардың көп түрлілігі, химиялық реакторларға түрлі шарттар қояды. Дегенмен барлык реакторлар келесі негізгі шарттарға жауап беруі кажет:

1) жоғары өнімділік пен қарқындылықты қамтамасыз ету;

2) максималды айналдыру дәрежесін қамтамасыз етуі;

3) реагенттерді тасымалдау мен араластыруға кететін энергия шығынының төмен болуы; 4) құрылысы жеткілікті түрде қарапайым және бағасы арзан болуы;

5) экзотермиялық реакциялардын жылуы мен эндотермиялық процестерді жүргізу үшін сырттан берілген жылуды түгелдей толық жұмсауы;

6) жүмыста сенімді, мүмкіндігінше толық механикаландырылған және автоматтандырылған болуы қажет.

Химиялық реакторларды жіктеу. Реакторлар тек қана түрліше кұрылыстық шешімдермен ғана емес, сонымен қатар, олардың жұмыс істеу тәсілдерімен де сипатталады. Дегенмен, құрылыстарының әртүрлілігіне қарамастан, барлық реакторларга ортақ жұмыс істеу сипаттамалары бар. Оларға реагенттерді енгізу жәие реакция өнімдерін шығару әдістері; реактордың реакциялық аймағында реагенттердің араласу және қозғалу ережесі; аппараттардағы температуралық ереже мен жылу алмастыру жағдайлары; реагенттер мен реакция өнімдерінің күйлік құрамы жатады. Мысалы, реакцияның жылулық нәтижесі реакциялық көлемге жылуды шығару мен енгізу үшін түрлі жылу алмастыру құрылғыларын қажет етеді. Сондықтан, процестерді экзо- және эндотермиялық деп бөлу тиісті реакторларды таңдауды қажет етеді. Реакторлар осы себептерге байланысты химиялық процестер сияқты, процестің өте жоғары температурасына байланысты төменгі және жоғарғы температуралы; қолданылатын қысымға байланысты жоғарғы, жоғарырақ, қалыпты және төменгі (вакуумді) қысымдардағы аппараттар деп бөлінеді. Реагенттердің күйлік жағдайына байланысты реакторлар тағы да біртекті және әртекті процестерді жүргізу аппараттары болып жіктеледі. Бірақ, қандайда болсын химиялық реактордың жұмысының ең маңызды сипаттамалары:

1) реагенттерді әкелу мен өнімдерді шығару;

2) реагенттердің қозғалу және араласу ережесі;

3) аппараттың реакциялық көлемдегі температуралық ереже. Реакторлардың осы белгілер бойынша жіктелуін қарастырамыз.

Мерзімді жұмыс істейтін реакторлар . Мұндай реакторларға реагенттерді операцияның алдында тиейді. Берілген айналдыру дәрежесін қамтамасыз ететін белгілі уақыт өткеннен кейін аппарат реакциялық өнімнен босатылады. Процестің негізгі параметрлері (реагенттер мен реакция өнімдерінің концентрациясы, температура, кысым және т. б. ) уақыт аралығында өзгереді. Процестің орташа жылдамдығын реактордың өнімділігімен өлшеуге болады. Нақты жылдамдық реактордың (жұмыс істеу уақыт аралығында өте тез және сызықсыз өзгереді: біріншіден, реагенттердің бастапқы концентрациясының төмендеу (нәтижесінен (логарифмдік заңмен) ; екіншіден, процестің тұрақсыз температуралық нәтижесінен (көбінесе температураның бастапқы дәуірде жоғарылауынан, ал соңынан оның төмендеуінен) . Айналдыру жылдамдығына осындай реактордың жұмыс істеу процесінде жаңа күйдің пайда болуы да әсер етеді. Мерзімде реакторларда, әдетте, реагенттердің өте қатты араластырылуы нәтижесінде толық араластыру жағдайы орнатылады және сәйкесінше кез-келген уақыт аралығында барлық реакциялық көлемде температурада біркелкі болады. Реагенттерді әкелу мен өнімдерді шығару әдістері. Олар мерзімді (периодты), үздіксіз және жартылай үздіксіз (жартылай мерзімді) жүргізілуі мүмкін. Технологиялық процестерге ұқсас реакторлар мерзімді, үздіксіз және жартылай үздіксіз деп бөлінеді.

Үздіксіз жұмыс істейтін реакторлар. Бұл реакторларда бастапқы заттар үздіксіз тиеліп және сонымен қатар реакцияның өнімдері үздіксіз шығарылады. Уақытқа кері болып саналатын шама көлемдік жылдамдық V ден аталады, оны материал шығынының (яғни, τ уақыт аралығында түсетін заттың көлемі V ) пайдалы реакциялық көлеміе υ қатынасы арқылы анықтауға болады:

(2. 91)

Сонымен, көлемдік жылдамдық үздіксіз істейтін аппараттың өнімділігін сипаттайды.

Көлемдік жылдамдықтың өсуімен бір бағыттағы реакциялар үшін реактордың өнімділігі (қарқындылығы) көбееді, бірақ та айналдыру дәрежесі (өнімнің шығымдылығы) төмендейді және аппараттан өтетін реагенттердің жылжыуына қарсы кедергі өседі, бұл 3. 2 суретте жақсы көрінеді. Сондықтан, көлемдік жылдамдықты тек белгілі бір шекке ғана көтеру орынды бұл экономикалық түсініктермен де анықталады.

Жартылай үздіксіз жұмыс істейтін реакторлар. Бұл типтегі аппараттарда, шикізат аппаратқа үздіксіз немесе бірдей уақыт аралығьнда белгілі үлестермен тиеледі, ал реакцияның өнімдері одан мерзімді түсіріледі. Егер шикізат мерзімді беріп тұратын болса өнім үздіксіз түсірілуі де мумкін. Мұндай реакторлар ауыспалы ережеде болғандықтан жүріп жатқан процестің негізгі параметрлері уақыт бойынша өзгереді.

Реагенттердің қозғалу және араласу ережесі. Реактор арқылы өтетін реагенттердің ағындағы араласуының екі түрі болады - ұзынша (білікті) және радиалды. Білікті араластыру реакторға жаңа ғана кірген ағынның компоненттерін, оның ішіндегі алдыңғы кіргендермен араласуын қамтамасыз етеді, яғни араластыру реактордың ұзындығы (биіктігі) бойынша жүргізіледі. Радикалды араластыру компоненттердің қозғалыстағы ағынның ішкі қабатында араласуын оның радиусы арқылы қамтамасыз етеді. Білікті араластыру концентрациялық және температуралық өрістерді реактордьң ұзындығы, ал радиалды оның радиусы бойынша тегістейді. Нақ білікті араластыру реактордың типін анықтайды, өйткені ол ағынның құрылысын, жылдамдық өрістерінің, концентрацияның және температураның бірыңғай еместігін, компоненттердің реакциялық аймақтағы болу уақытын, реакция өнімдері мен бастапқы заттардың араласу дәрежесін, яғни қалай болғанда да химия-технологиялық процестің жүруіне елеулі әсер ететін барлық жағдайларды сипаттайды. Сондықтан, реагенттердің қозғалу және араластыру ережесі бойынша үздіксіз жұмыс істейтін реакторлардың екі шекті типін ажыратады: идеалды ығыстыру және толық (идеалды) араластыру.