Основы проектирования химических производств

Реакторы

При эскизном конструировании реактора учитываются нижесле­дующие факторы.

1. Температура процесса и точность ее регулирования, что обус­ловливает способ обогрева аппарата и выбор теплоносителей. Она колеблется в весьма широком интервале (от 290—300 °С до минус 40 °С и ниже). Отсюда следует, что при конструировании реакторов необ­ходимо руководствоваться требованием, изложенным в нормали МН-72-62 «Сосуды стальные. Технические условия» и материалами Госгортехнадзора.

При этом определяется, нужен ли подвод или отвод тепла от реак­ционной смеси, а это означает, что нужно ли проектировать рубашки разных типов для изотермических реакторов. Естественно, это приво­дит к усложнению конструкции реактора и ее удорожанию.

2. Давление, влияющее на форму аппарата и его материал. Оно колеблется от 180—200 МПа до глубокого вакуума с остаточным дав­лением до 10 Па. В некоторых аппаратах сочетается глубокий вакуум с давлением 0,6-1,0 МПа.

3. Интенсивность теплообмена, от которой зависят размеры и вид геплопередаюшей поверхности, а также конструкция изоляции.

4. Консистенция обрабатываемых материалов, определяющая конструктивное оформление расчетной поверхности теплообмена и конструкцию приспособления для перемешивания.

5. Интенсивность перемешивания, от степени которой зависит. сгройство диффузоров, специальных перегородок, мешалок с боль­шим числом оборотов.

6. Химические свойства перерабатываемого материала, от которо - : о зависит выбор материала реак^ора.

7. Непрерывность или периодичность процесса.

8. Удобство монтажа и ремонта аппарата, простота его изготов­ления.

9. Доступность конструкционных материалов и вида конструк­ционного материала.

10.Агрегатное состояние обрабатываемых материалов.

Такое многообразие определяющих факторов приводит к необхо­димости создания специального реактора для каждого конкретного процесса. Задача несколько упрощается в связи с тем, что не вся сово­купность факторов в равной степени влияет на конструкцию каждого вновь проектируемого реакционного аппарата. Обычно учет двух или трех из них совершенно необходим, а остальные учитываются только частично и не усложняют конструкцию реактора.

Реактор как аппарат, в котором протекает основной процесс хими­ческой технологии — образование нового продукта в результате слож­ного взаимодействия исходных веществ, должен работать эффективно, г. с. обеспечивать требуемую глубину и избирательность химического превращения. Следовательно, реактор должен удовлетворять целому ряду различных требований: иметь необходимый реакционный объем, обеспечивать определенный гидродинамический режим движения ре­агентов, создавать требуемую поверхность контакта взаимодействую­щих фаз, поддерживать необходимый теплообмен в процессе, уровень активности катализатора и т. д.

Одна и та же реакция может быть проведена в реакторах различно­го типа. При обосновании выбора реакционного аппарата для прове­дения того или иного процесса необходимо учитывать возможность конструктивного осуществления этого аппарата. Поэтому полезно иметь представление об основных конструктивных типах реакторов, используемых в промышленности,

Вследствие больших различий в конструкциях реакторов трудно найти научно-обоснованные критерии для их классификации. Из всех конструктивных характеристик две могут считаться определяющими. Это — режим движения реакционной массы в аппарате и вид поверх­ности теплообмена. Такая классификация приведена в табл. 6.3.

В промышленных условиях важнейшее значение приобретают не только скорость химического превращения веществ, но и произво­дительность аппаратуры, поэтому выбор типа и конструкции оборудо­вания является одним из самых главных и ответственных этапов в реа­лизации химико-технологического процесса.

производств 6.,?. эскизная конструктивная разработка основной .химической аппаратуры 15 7" align="left" width="19" height="902" class="shape"/>

	Агре­ Гатное Состоя­ Ние Реагентов	Поверхность гепл обмена
Пример Технологического Применения
Тип Реак­ Тора
Конструктивная Форма
Газ (жидкость) І Ї
Газификация твердых топлив
Г-т
ПВ для газа, ПС для твердой фазы
Г-т	Обжиг пирита
Жидкость
Жидхость+ твердое тело
Диазогироваиие
'—
ПС	Ж

Хлорирование

Производных

Этилена

Относительная сложность, а часто и новизна реакторов являютс - причиной того, что, как правило, они полностью разрабатываются спе­циализированными организациями, имеющими экспериментальную базу. В проектном институте разрабатываются лишь простейшие реак­торы, причем порядок их эскизного конструирования (определение штуцеров, основных размеров, выбор материала и т. д.) и оформление задания на разработку технического проекта мало отличаются от при­нятого при конструировании емкостей и состоят из тех же этапов. Здесь также следует стремиться к максимальному использованию стандартных узлов и деталей, выбираемых по каталогам, нормалям и стандартам. Эго позволяет ограничиться рассмотрением различных устройств, характерных для каждой из перечисленных групп реакци­онных аппаратов.

Из всех перечисленных выше факторов агрегатное состояние ве­щества оказывает самое большое влияние на принцип действия рсак - тора и в целом должно определять конструкционный тип реакторного устройства. Кроме гою, в зависимости от этого фактора находится вы­бор некоторых основных и вспомогательных деталей аппаратов, таких, как, например, питатель, перемешивающее устройство, поверхность теплообмена.

Конструктивная классификация подразделяет всю реакционную аппаратуру на следующие типы;

А) реакционной камеры;

Б) колонны;

В) теплообменника;

Г) печи.

В соответствии с этим основа классификации химических реакто­ров должна быть дополнена принципом фазового состояния перераба­тываемых веществ, что делает возможным подразделять реакционную аппаратуру на группы, систематизация которых приведена в табл. 6.4.