Система газ-жидкость

1)колонные реакторы. Пленочные:а – с насадкой, б – трубчатые или с листовой насадкой.

Идеального вытеснения;противоток или прямоток.

Абсорбция, десорбция, очистка газов от аэрозолей.

Малая интенсивность работы,небольшие энергозатраты по газу, значительные по ж-ти. Простота устр-ва надежность в работе, хорошая управляемость и устойчивость режима.

2)барботажные: а)с ситчатыми тарелками; б – с колпачковыми тарелками.

По газу идеального вытеснения, по ж-ти: полное смешение. Перекрестный ток на одной полке, противоток по высоте многополочного реактора.

То же.

Средняя интенсивность работы, большие энергозатраты, возможность достижения высокой селективности, достаточная надежность в работе и устойчивость работы.

3)с разбрызгиванием ж-ти:а-полая колонна; б-циклонный скруббер.

По газу идеального вытеснения противоток.

То же, а также полимеризация в газе.

Малая интенсивность работы,небольшие энергозатраты на разбрызгивание ж-ти, мало гидравлическое сопротивление, недостаточная устойчивость режима.

4)реакторы с распылением ж-ти.

Полного смешения.

Абсорбция, десорбция, очистка газов от аэрозолей.

Высокая интенсивность, высокие энергозатраты и гидравлическое сопротивление. Трудность регулировки режима.

5)пенные реакторы.

Полного смешения,а-перекрестный и б-противоток.

То же.

Высокая интенсивность, высокие энергозатраты, хорошая управляемость, возможность достижения высокой селективности(в многополочном аппарате).

6)трубчатые реакторы.

Идеального вытеснения. Прямоток или противоток.

Абсорбция, пиролиз(нефти и нефтепродуктов), полимеризация.

Малая интенсивность, простота устр-ва, легкость управления и регулировки режима.

Насадочные колонны – это наиболее распространенные реакторы для абсорбционно-десорбционных процессов. Их широко применяют в произв-ве серной и азотной к-ты, при переработки коксового газа и в ряде процесса органического синтеза.

Барботажный реактор может иметь от одной до нескольких десятков колпачковых или сетчатых тарелок в зависимости от характера процесса га-=жидкость, от заданного к.п.д. реактора и требуемой селективности. На каждой тарелке происходит диспергирование газа в объеме ж-ти путем барботажа, т.е. пропускание пузырьков газа через слой ж-ти протекающей по тарелке. На каждой тарелке фазы взаимодействуют по принципу перекрестного тока, но по высоте колонны соблюдается принцип противотока.

Барботажные колонны тоже широко прим-ся в хим-ой технологии. При переработки нефти, для процессов дистилляции и ректификации, в технологии органических в-в. Эти реакторы конструктивно более сложны чем колонные с насадкой. Их эксплуатация связана с большими затратами, но они обеспечивают более высокие расходы ж-ти и газа, работают более интенсивно и обеспечивают возможность тонкого разделения смеси.

В реакторах с разбрызгиванием ж-ти развитие пов-ти жидкой фазы происходит ее диспергированием, т.е. разбрызгиванием, распылением, пневматическим или механическим путем в объеме при потоке газа.

В пенном реакторе газ проходит снизу вверх через решетку и находящийся на ней слой ж-ти с такой скоростью при которой силы трения газа уравновешивают вес ж-ти. В результате образуется взвешиваемый слой подвижной пены в виде быстродвижущихся пленок, капель или струй ж-ти, тесно перемешанными с пузырьками и струями газа.

Скорость газа в объеме реактора может составлять от 0,7 до 3,5 м в секунду. При более высокой скорости газа взвешанный слой пены разрушается и уносится с газом. При сильном уменьшении скорости газа происходит барботаж и полное протекание ж-ти через отверстие решетки.

Однополочные пенные аппараты эффективно применяются для очистки отходящих газов от пыли и вредных газообразных примесей.

Трубчатые реакторы служат главным образом для высоко-температурных процессов пиролиза в органическом синтезе и для абсорбционных, десорбционных процессов.

21.реакторы для некаталитических гетерогенных процессов.Система газ – твердое вещество.

Наиболее типичными технологическими процессами с участием газообразных и твердых реагентов яв-ся адсорбция газов твердыми адсорбентами и десорбция адсорбированных газов, р-ия компонентов газовой фазы на твердых катализаторах, возгонка и конденсация паров твердых в-в, пиролиз твердого топлива и различные виды обжига твердых материалов.

Обжигом наз-ся многие высокотемпературные химико-технологические компоненты с участием твердых и газообразных реагентов. При обжиге твердых материалов могут происходить разнообразные процессы, которые могут протекать в твердой фазе между компонентами твердой и газовой фаз и в газовой фазе.

В процессе обжига нередко происходит частичное плавление твердого материала, т.о. обр-ся жидкая фаза, также взаимодействующая с другими. Одним из основных физико-химических явлений, протекающих при обжиге твердых материалов яв-ся термическая диссоциация, т.е. разложение молекул на более простые и диссоциация сопровождается выделением газообразных продуктов: диоксида серы, диоксида углерода и водяного пара.

При обжиге газовая фаза образ-ся засчет возгонки, диссоциации или других р-ий в твердой фазе. Иногда обжиг ведут с участием газа, содержащего кислород, оксид углерода и хлор. Газовая фаза в процессе пиролиза и обжига твердых материалов служит не только реагентом, но также и теплоносителем.

Адсорбция – это поглощение газов, паров или растворенных в-в из растворов твердыми или жидкими телами. Различают физическую адсорбцию, при которой не происходит хим-го взаимодействия и хемосорбцию, которая сопровождается образованием поверхностных хим-их соединений, адсорбента с адсорбатом.

Адсорбция газов и паров часто примен-ся в сочетании с десорбцией для регенерации адсорбента и получения сорбированного газа в чистом виде. Большинство некаталитических процессов в системе газ-твердое в-во основана на хим-их р-иях и протекает при высоких температурах.

Хим-ие реакторы для осущ-ия такого рода процессов имеют особенности и наз-ся печами.

Промышленная печь – это аппарат, в котором вырабатывается теплота, используемая для тепловой обработки твердых материалов в самой печи. Теплота в ней выделяется засчет горения топлива или протекания экзотермических р-ий или засчет превращения эл-ой энергии в тепловую.

Особенностью промышленных печей яв-ся совмещение в одном агрегате реакционного аппарата, в котором осущ-ся определенное производство и энергетического устройства, в котором происходит выделение и использование теплоты.

При конструирование промышленных печей должны выполняться следующие требования:

1)высокая производительность;

2)наиболее высокая интенсивность передачи теплоты от источника энергии к нагреваемому материалу или реакционной массе.

3)наиболее высокий коэффициент использования теплоты, сводя к минимуму тепловые потери и применяя различные способы регенерации теплоты.

4)максимальный выход продуктов при их высоком качестве

5)простота и прочность конструкции

6)устойчивость в работе

7)механизация и автоматизация работы печи.

По источнику тепловой энергии различают:

1)топливные печи, использующие твердое, пылевидное, жидкое и газообразное топливо.

2)электрические печи, в которых источником теплоты яв-ся эл-ая энергия.

3)печи, в которых необходимая температура достигается засчет теплоты происходящих р-ий.

По способу нагрева различают:

1)печи прямого нагрева, которые подразделяются на следующие группы:

А)печи, в которых источник тепловой энергии находится в непосредственном соприкосновении с нагреваемым материалом(цементные, электродуговые печи прямого нагрева)

Б)печи, в которых тепловая энергия выдел-ся в нагреваемом материале(при обжиге колчедана, при термоокислительном пиролизе метана)

В)печи, в которых теплота от источника тепловой энергии передается к нагреваемому материалу посредством нагретого воздуха или топочных газов.

Г)печи, в которых значительная часть тепловой энергии передается излучением раскаленных твердых тел(туннельный и отражательный)

2)печи косвенного нагрева, в которых теплота от источника тепловой энергии передается нагреваемому материалу через стенку(муфельные и трубчатые)

По технологическому назначению различают:

1)печи для удаления влаги из твердых материалов, которые наз-ся сушилками.

2)нагревательные печи для нагрева материала без изменения их агрегатного состояния(термическая обработка металлов)

3)плавильные печи для расплавления обрабатываемого материала(электропечи)

4)обжиговые печи для обжига минерального сырья и изделия из него

5)печи пиролиза для термической обработки топлива без доступа воздуха.