49. Реакторы для проведения гетерогенных процессов в систе­ме г — ж

не имеют характерных особенностей и служат типовой аппаратурой, в которой на химических заводах осуществляют также физические, массообменные процессы и операции — физическую абсорбцию и десорбцию, испарение, дистилляцию и ректификацию, промывку газов, теплообмен. В таких же реакторах осуществляют и хемосорбционные процессы (например, в производстве соды, мине­ральных кислот, ряда органических веществ).

Типы реакторов для гетерогенных процессов в системе Г – Ж:

колонные реакторы – пленочные (с насадкой , трубчатые или с листовой насадкой)

- барбатажные (с ситчатыми тарелками, с колпачковыми тарелками)

- с разбрызгиванием жидкости (полая колонна, циклонный скруббер )

реакторы с распылением жидкости.

пенные реакторы.

трубчатые реакторы.

Все эти типы реакторов фактически работают при промежуточ­ных режимах, приближающихся к одной из идеальных моделей перемешивания.

Конструктивное оформление реакторов Г — Ж определяется принятым методом развития поверхности контакта газовой и жидкой фаз, т. е. приемом увеличения поверх­ности жидкой фазы. Реактор состоит из колонны, тарел­ки — колосниковой решетки, поддер­живающей насадку, насадки и ороси­тельного устройства. Нормальная ра­бота реактора зависит от выбора насад­ки. Необходимо, чтобы она обладала большой удельной поверхностью, боль­шим свободным объемом, была легкой, механически прочной и дешевой. Кроме того, насадка должна оказывать мини­мальное сопротивление потоку газа и хорошо смачиваться жидкостью. При­меняется насадка различной формы: кольца из стали или керамики. Для интен­сификации работы реактора увеличи­вают скорости потоков газа и жидкости и применяют специаль­ные типы насадок (спиральные, седлообразные, плоскопарал­лельные), обладающие большим свободным объемом и малым гид­равлическим сопротивлением и позволяющие применять более интенсивные режимы.

Насадочные колонны — наиболее распространенные реакторы для абсорбционно-десорбционных процессов. Барботажный реактор (рис. 67) может иметь от одной до не­скольких десятков колпачковых или ситчатых тарелок в зависи­мости от характера процесса Г — Ж, от заданного к. п. д. реак­тора и требуемой селективности.

Р ис. 67, Схема устройства барботажного реактора с колпачковыми тарелками и внутренними переливами (а) и с ситчатыми тарелками (б):

/ — колпачковая тарелка; 2 — колпачок; 3 — переливная труба; 4 — патрубок для газа; 5 — ситчатая тарелка (решетка); 6 — сливной порог.

Э ти реакторы конструктивно более сложны, чем колонны с насад­кой, их монтаж, эксплуатация, чистка связаны с большими труд­ностями и затратами, но они обеспечивают более высокие расходы жидкости и газа, работают более интенсивно, обеспечивают воз­можность тонкого разделения жидких смесей.

Устройство пенного реактора показано на рис. 69.

Рис. 69. Пенный аппарат: 1 — решетка; 2 — приемная коробка; 3 — сливной порог; 4 — коробка для разруше­ния пены.

Трубчатые реакторы (типа труба в трубе) Г — Ж служат главным образом для высоко­температурных процессов пиролиза в органической технологии; они применяются для абсорбционно-десорбционных про­цессов.

Система Ж – Т

В основном в неорганических производствах распространены пр-во AIF₃, фосфатов Na, экстрак. Н₃РО₄ и др. Как правило, используют растворы периодического действия с механическим перемещениями устр-ми. Хар-р пример: раствор с 2^х вальными шнеками.

Валы вращаются навстречу друг другу.

Система Г – Т, Г – Ж – Т.

Пиролиз твердого топлива, различные виды обжига твердых матерьялов, каталит. процессы на твердых катализаторах. Большинство процессов протекает при высоких температур ›700 К . Такие реакторы называют печами. Из – за высоких T возможен переход Т → Ж, т.е. получается третья фаза – Г – Ж – Т.

Классификация печей. Признаки энергетические, технические и конструктивные ( по трем признакам ).

Энергетические хар-т источник энергии и способ нагрева смеси: топливные печи, электрические, реакционные ( теплота за счет хим. реакции). Технологические пр-ки связаны с особенностями отраслей пр-ва. Конструк. пр-ки: шахтные, полочные, распылительные, кипящего слоя, барабанно – вращающиеся, камерные, туннельные, ванные, трубчатые и др.

Режим движения – вытеснения по обоим фазам.

Т . режим – политермический. Как правило, это топливные печи прямого нагрева. Теплота выделяется в самом нагреваемом матерьяле за счет сгорания твердого топлива (кокса), входящего в состав шихты. Иногда используют природный газ, ввод. в реакционную зону. Прим-е – обжиг из-ка, сульфидных руд, выплавки чугуна, газиф. твердого топлива, полукоксов углей и др.

Самые мощные печи → Доменные печи – 10000 т/сутки. Уд. производительность – до 100 кг/м³ в час. В большинстве случаев процессы протекают во внутридиффузионной области. Раз – ры частиц не менее 10 мм.

Р аспылительные печи – распыляют тонкоизмельчонный матерьял в потоке газовой взвеси при прямоточном падаче реаг.(печи пылевидного обжига)

Режим движения фаз – смешение. Скорость процесса на зерне исключительно высока ( матерьял тонкий – 10 мк, процесс протикает в кинетической области). ипт-ть печи низка, из-замалой концентрации частиц ( малая S_УД контакта фаз). Велик унос твердой фазы, невозможно отводить тепло из зоны реакции.