ВУЗ:
Составители:
Большинство реакций газофазного гидрирования проводится со стационарным катализатором в виде шариков, таблеток
размером 3 … 5 мм. В редких случаях применяют мелкодиспергированный контакт – для процесса с псевдоожиженным
катализатором.
Типы реакционных устройств. Из-за низких коэффициентов теплоотдачи от газа к стенке проблема теплоотвода при
газофазном гидрировании сложнее, чем при жидкофазном. Она усложняется при неподвижном слое катализатора, зёрна
которого препятствуют диффузии реагентов и их охлаждению. В зависимости от степени экзотермичности реакции отвод
тепла достигается тремя способами, которые определяют конструктивные особенности реакторов гидрирования.
В трубчатых аппаратах, применяемых для проведения сильно экзотермических процессов гидрирования
(восстановление нитросоединений, гидрирование ароматических соединений), катализатор помещают в трубах диаметром 25
… 50 мм (рис. 1.10, а). Парогазовую смесь водорода с органическим реагентом подают сверху, и реакция протекает в трубах
на зёрнах контакта. Выделяющееся тепло снимается хладагентом, циркулирующим в межтрубном пространстве. В качестве
хладагента особенно подходит кипящий водный конденсат.
Для менее экзотермических реакций применяют аппараты со сплошным слоем катализатора, помещённого на дырчатых
полках или в специальных корзинах в несколько слоёв. В пространстве между слоями имеются холодильники (по типу
аппарата, изображённого на рис. 1.7, в, с верхней подачей парогазовой смеси). Используют несколько адиабатических
реакторов со сплошным слоем катализатора с промежуточным охлаждением реакционной массы. Для менее
экзотермических реакций (гидрирование насыщенных альдегидов) ограничиваются подачей между слоями катализатора
холодного водорода, который берёт избыточное тепло (по типу аппарата, изображённого на рис. 1.7, г). При газофазном
гидрировании карбоновых кислот или их эфиров в спирты можно обойтись без охлаждения реакционной смеси.
Для работы при высоком давлении используют аппараты, подобные применяемым при синтезе аммиака. Катализатор
размещают слоями в катализаторной коробке (рис. 1.10, б), которую монтируют вне реактора. В кольцевое пространство
между корпусом реактора и катализаторной коробкой подают холодный водород или реакционную смесь для частичного
отвода тепла и предохранения корпуса от действия высоких температур. В несколько мест по высоте коробки вводят
холодный водород, все трубы в реакторе выведены через крышку и днище.
Рис. 1.10. Реакционные аппараты для газофазного гидрирования:
а – трубчатый реактор; б – колонна с несколькими слоями
гетерогенного катализатора и охлаждением холодным водородом
При проходе парогазовой смеси через сплошной слой катализатора температура несколько повышается, поэтому
высоту слоя нужно подбирать так, чтобы не происходило чрезмерного перегрева. Важным методом регулирования
температуры при газофазном гидрировании является применение большого избытка водорода по сравнению с теоретически
необходимым. Он составляет в разных процессах от 5:1 до (20 … 30):1. Избыточный водород аккумулирует выделяющееся
тепло, предотвращая чрезмерный перегрев реакционной массы.
Технологическая схема газофазного гидрирования. Технологические схемы газофазного гидрирования включают
систему компримирования и рециркуляции водорода, насыщения парами органического реагента, предварительного
подогрева смеси, конденсации, ступенчатого отделения целевого вещества от водорода и летучих продуктов.
Схема получения циклогексанола гидрированием фенола изображена на рис. 1.11. Гидрирование идёт в трубчатом
реакторе с Ni-катализатором на носителе (Аl
2
О
3
; Сr
2
О
3
) при 140 … 150°С и 1 … 2 МПа. Побочные продукты: циклогексан,
циклогексанон, циклогексен и метан.
Свежий очищенный водород сжимают компрессором 1 до 1 … 2 МПа. Рециркулирующий водород дожимают до
рабочего давления циркуляционным компрессором 2. После свежий и рециркулирующий водород смешивают, подогревают
в теплообменнике 3 реакционной смесью, выходящей из реактора, и через барботер подают в испаритель-сатуратор 6.
а
)
б
)
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 24
- 25
- 26
- 27
- 28
- …
- следующая ›
- последняя »
