Тәжірибелік сабақ №11. Тарелкалы және қондырылған қондырғыларды технологиялық құрастыру.

Тапсырма:

1.Мұнайхимиялық синтез өнеркәсібінде қолданылатын реакторлардың типтік құрылымы.

Әдістемелік нұсқаулықтар:

Химиялық реакторларды құрылымдық ерекшелігі, химиялық процестердің типі, сонымен қатар математикалық үлгілерге сәйкес есептеу әдісіне әсер ететін белгілер бойынша жіктеуге болады.

Негізгі органикалық және мұнайхимиялық синтез технологиясында негізінен үздіксіз процестер, әсіресе сұйық фазалы гомогенді процестер қолданылады. Бұл процестерді жүргізу үшін бұлғауышы бар реакторлар жиі қолданылады. Мұндай реактор оңай масштабталады.

Үздіксіз сұйық фазалы процестерде қолданылатын реактор ағынының құрылымы идеалды ығыстыру (құбырлы, жылан тәрізді), сонымен қатар идеалды араластыру (бұлғауышы бар немесе шығаратын циркуляциялық сорғысы бар аппараттар) реакторларының үлгісіне жақынырақ болуы мүмкін. Газ фазалы процестер үшін үлгісі идеалды ығыстыру үлгісіне жақын реакторлар қолданылады. Бұл жағдайда құбырлы, жылан тәрізді реакторлар және бағаналы аппараттар қолданылады. Жалында жүретін реакциялар үшін жанарғысы бар арнайы реакторлар қажет. Мұндай реакцияға метанды ацетиленге тотықтырып пиролиздеу жатады.

Үздіксіз әсер ету реакторларының құрылымдық ерекшеліктері қандай да бір дәрежеде жылу алмасудың ұйымдастырылуына тәуелді. Бұл ең бірінші кезекте газ фазасында жүретін реакцияларға қатысты. Төмен температуралы сұйық фазалы процестер суытқыш агентпен байланыс жасайтын жылу беру беті бар аппараттарда жүзеге асырылады.

Органикалық және мұнайхимиялық синтез технологиясындағы үздіксіз әсер ету реакторлары стационарлы жағдайда ұзақ уақыт жұмыс істейді.

Органикалық және мұнайхимиялық синтез технологиясында гомогенді реакциялар да іске асырылады. Олардың ішінде гетерогенді-каталитикалық процестер қызығушылық тудырады. Бұл процестер мұнай шикізатын крекинглеу мен риформинглеуде, гидрлеу мен дегидрлеуде, тотықтыруда, тотықтырғыш аммонолизде, метан конверсиясында, СО және сутек негізіндегі синтездерде және көптеген басқа процестерде жүзеге асырылады.

Бұл жиі жағдайда газ тәрізді заттардың қатты қозғалмайтын (стационарлық қабат), қозғалатын немесе жалған сұйытылған күйдегі катализатор бетіндегі реакциялар. Стационарлы немесе қозғалғыш қабаты бар процестердің реакторларын таңдау ең алдымен процестің кинетикасымен, реакцияның жылу эффектісімен және жылу алмасу жағдайларымен, катализатордың белсенділігін айтарлықтай төмендетпей жұмыс істеу ұзақтылығымен анықталады. Катализатордың стационарлы қабаты бар реакторларды құрылымы бойыншга мынадай топтарға бөлуге болады:

a) Сыртқы ортамен жылу алмаспайтын реакторлар (адиабатты). Олар шахталық аппараттар түрінде жасалады;

b) Катализатор қабаты биіктігі бойынша жеке аймақтарға бөлінетін реакторлар. Құрылымы бойынша сөрелік аппараттар түрінде жасалады;

c) Катализатор қабатының қимасы бойынша бөлінетін реакторлар. Бұл катализатор құбыр немесе құбыраралық кеңістікте орналасқан құбырлы аппараттар.

d) Аппараттың корпусында жоғарыда аталған топтардың барлығы үйлестірілген комбинирленген реакторлар.

Катализатордың қозғалмалы қабаты бар реакторлар органикалық және мұнайхимиялық синтез технологиясында сирек қолданылады.

Мұнайхимиялық синтез процестері гетерофазалық жүйелерде кеңінен қолданылады. Оларға «сұйық–сұйық» және «сұйық–газ» жүйелері жатады. «Сұйық–газ» жүйесінің артықшылықтары бар, мысалы, этиленді гидратациялауда, парафиндер мен ароматты көмірсутектерді тотықтыруда, бензолды олефиндермен алкилдеуде және т.б. қолданылады.

Гетерофазалық реакторларды мынадай топтарға бөлуге болады:

1. Газды барботер арқылы сұйық қабатына енгізгенде фазалардың жанасу беті түзілетін барботажды реакторлар;

2. Аппаратқа енгізілетін газ сұйықта әр-түрлі араластырғаш құрылғылармен диспергирленетін газды механикалық диспергирлеу реакторлары.

Негізгі әдебиет 4 [70-83, 88-122]

Қосымша әдебиет 2 [27-44];5[254-270]; 6[15-37]

Бақылау сұрақтары:

1. Реакторлар қандай белгілері бойынша жіктеледі?

2. Реакторлардың құрылымдық ерекшеліктері қандай параметрлерге тәуелді?

3. Үздіксіз сұйық фазалы процестердің ағын құрылымы қандай үлгіге жақын?

4. Мұнайхимиялық синтездің қандай процестерінде гетерогенді-каталитикалық реакциялар жүзеге асады?