Реакторы каталитических газофазных процессов. Реакторы с неподвижным слоем катализатора трубчатого типа.Тепловой баланс изотермического реактора

Реакторы каталитических газофазных процессов пред­назначены для химического превращения газов в присут­ствии катализатора. Известно, что газы легко смешиваются один с другим, для этого достаточно, например, создать турбулентный режим их движения в реакторе. Поэтому в этих реакторах отсутствуют специальные перемешиваю­щие органы (мешалки). Наиболее существенно на конструк­цию этих реакторов влияет катализатор, а вернее его со­стояние и устройства для поддержания этого состояния.

В качестве катализаторов используют различные неор­ганические и органические соединения. В зависимости от химической природы катализатора, его эффективности, скорости реакции и способа производства целевого продукта, катализатор готовят в виде таблеток разной формы, полосок, сеток, порошков и жидких растворителей.

Во многих случаях необходимо, чтобы твёрдый катализатор имел высокопористую структуру с большой удельной поверхностью (удельная поверхность катали­затора суммарная поверхность пор в м², находящихся в каждом грамме катализатора). Современные способы производства катализаторов позволяют получать пористые структуры с удельной поверхностью до 1000 м² /г и диа­метром порядка 1 • 10⁶ мм.

Действие катализатора специфично, т.е. каждый кон­кретный катализатор эффективен лишь для вполне опре­деленных реагирующих веществ.

Катализатор активно влияет на реакционную среду, которая также воздействует на него, причем чаще отри­цательно. Под влиянием реакционной среды катализатор постепенно снижает свою первоначальную активность.

При отравлении «ядами» катализатор изменяет свою физическую структуру и химический состав.

Трубчатые реактора представляют собой теплообменник в трубках в которых находится катализатор. в случае протекания сильно экзотермических процессов необходимо не только контролировать температуру в зоне катализатора, но и поддерживать ее на рабочем уровне. катализатор и реакционные газы обладают низкой теплопроводностью. следовательно, для эффективного теплообмена необходимо использование трубчатых реакторов с небольшим диаметром трубки. трубки могут обогреваться или охлаждаться дымовыми газами, органическими теплоносителями и расплавами металлов и солей. Конструктивные особенности трубчатых реакторов зависит от способа отвода или подвода тепла. для удержания катализатора в трубках реактора используются пружины, нижние ветки которых плотно прижимаются к стенкам трубок сверху засыпается слой катализатора и под действием его массы пружина сжимается. в случае если происходит сильное изменение температуры по высоте реактора используют линзовый компенсатор, который позволяет уменьшить направление на корпусе реактора из-за того, что трубчатка как более нагретое удлиняется на большую величину, чем корпус реактора.