Диссертация (1090080), страница 22
Текст из файла (страница 22)
Это является существенным недостатком конструкций аппаратов, т.к.служит причиной частых аварийных остановок реакторов из-за образующихсямежду электродами сажевых мостиков.Для облегчения эвакуации продуктов из реакционной зоны реакторовиспользующих НДР и предотвращения короткого замыкания электродов, их(электроды) предлагали выполнять в виде вращающихся конусов и дисков, напериферийных частях которых имеются сквозные отверстия для дополнительногоотвода газообразных продуктов разложения.
Такжерассматривался вариантсмещенного относительно друг друга расположения электродов.Однако, несмотря на совершенствование конструкции электродного блокареакторов использующих НДР, проблема эвакуации продуктов реакции из зоныразряда полностью решена не была.Одним из возможных путей решения этой проблемы являлось увеличениерасстояния между электродами.
Однако, в этом случае на электроды необходимобыло подавать электрический ток высокого напряжения и возникающий при этомразряд является высоковольтным, при этом возрастали затраты электрическойэнергиинапроведениепроцессаиусложняласьэлектрическаясхемаподключения реактора.Совместить достоинства аппаратов использующих низковольтный ивысоковольтный дуговой разряд удалось автору работы [7] (рисунок 5.2). Реакторданной конструкции можно рекомендовать для промышленной реализациипроцесса электрокрекинга.1831 – скрубберная часть; 2 – реакционная часть; 3 – блок вращенияэлектродов; 4,5 – нож; 6,7 – изоляторы; 8 – сопло для подачи сырья; 9 – сборникуглеродных отложений.Рисунок 5.2 – Реактор электрокрекинга органического сырья(представленный на рисунке 5.2 материал был заимствован из работы [7])Разложение сырья в реакторе происходит под воздействием низковольтнойдуги переменного тока, возникающей в результате высоковольтного поджига.Такойспособвозникновенияи«горения» дуговогоразряда,позволяет184осуществлять регулирование размеров дуги за счет продольного перемещенияэлектродов.Это,атакжевращающиесяграфитовыедиски-электроды,расположенные не соосно, а с некоторым эксцентриситетом, наличие у каждогоэлектрода скребков (ножей), предназначенных для удаления с поверхностиэлектродовизбыточногоколичествауглеродныхотложений,позволяетобеспечить длительную безаварийную работу электродного блока реактора.Образующийся в результате разложения сырья газ поступает в скрубберную частьреактора.
Ее присутствие в конструкции реактора позволяет упроститьдальнейшую очистку газа.Анализ состава газа элетрокрекинга.Этот этап необходим для определения кратности циркуляции жидкой фазына стадии электрокрекинга. Кроме того, компаундируя газ электрокрекинга сводородом, образующимся при синтезе УНВ, можно варьировать концентрациюацетилена в сырьевом газе, меняя этим условия протекания процесса ихарактеристики образующегося продукта.Анализ состава паст электрокрекинга.Необходимость определения характеристик паст обусловлено тем, что ониопределяют условия проведения электрокрекинга (кратность циркуляции истепень разложения сырья) и фильтрации.Получение УНВ.Технология получения УНВ из газа электрокрекинга включает операциинагрева газа до температуры проведения процесса, подачу газа и катализатора вреактор,проведениепроцессаполученияУНВ,разделениетвердыхигазообразных продуктов, отделение УНВ от непрореагировавшего катализатора.Для получения УНВ термокаталитическим разложением углеводородовпредложено много различных способов.
Так, например, согласно данным работы[286] получение УНВ предлагалось осуществлять в реакторе, конструкциякоторого предусматривала барботаж углеводородного газа через расплав солей185металлов и находящийся в нем катализатор. Такой способ организации процессаполучения УНВ характеризуется высокими энергозатратами на его проведение инеобходимостью решения проблемы, связанной с извлечением продукта изреакционной среды.Использование для получения УНВ аппаратов с кипящим слоем [287, 288]позволило решить проблему удаления образующегося продукта из реакционнойзоны реактора.
Достоинством аппаратов такой конструкции являлось то, что онипозволяли организовать постоянную компенсацию потерь катализатора, чтоувеличило время безостановочной работы реактора. В тоже время, аппараты скипящим слоем характеризуются существенными недостатками, к которымможно отнести сложную систему отбора целевого продукта, что обусловленовыводом из реактора УНВ совместно с исходным катализатором, а также ихуносом газовым потоком. Кроме того, нельзя исключить возможность нарушенияцелостности формы УНВ из-за их взаимодействия с поверхностью стенокреактора, что не может не отражаться на характеристиках образующегосяпродукта.В качестве реакционного устройства для получения УНВ рассматривалипечи, предназначенные для получения сажистого железа [67].
Одним изсущественных недостатков конструкций этих печей является то, что газ проходитнад слоем катализатора, тем самым создается минимальная площадь их контактаи, как следствие этого, выход УНВ за проход невысок.Отмеченные недостатки отсутствуют в реакторе, конструкция которогопредставлена на рисунке 5.3. Реактор данной конструкции можно рекомендоватьдля промышленной реализации процесса получения УНВ.1861 – корпус реактора; 2 – крышка реактора; 3 – штуцер для скребка; 4 –скребок; 5 – карман для термопары; 6 – фланцы; 7 – реакционная ячейка; 8 –поршень; 9 – ложное дно; 10 – шток; 11- штуцер ввода исходного газа; 12 –штуцер вывода УНВ; 13 – механизм подъема штока; 14 – вороток; 15 – сальник;16 – штуцер отвода газообразных продуктов; 17 – коническое днище реактора; 18– газоход; 19 – ссыпное пространство. - угол наклона боковой грани конуса к его оси.Рисунок 5.3 - Схема реактора для получения УНВ «ссыпного типа»(представленный на рисунке 5.3 материал был заимствован из работы [101])Реактор представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат, внутрикоторогорасполагаетсяреакционнаяячейкаиустройстводляподачикатализатора.
Исходный газ поступает в реактор, проходит через слойкатализатора, находящийся в реакционной ячейке, и выводится из реактора.Потерикатализатора,происходящиезасчетвовлеченияеговУНВ,187компенсируется с помощью системы подачи катализатора путем подъемаложного дна при помощи поршня и штока. Таким образом,катализаторпоступает из шахты в реакционную ячейку и стабилизирует зону протеканияреакции по высоте реактора и выходные показатели процесса. ОбразующиесяУНВ формируют над реакционной ячейкой «шапку», которая частичносамостоятельно, а частично при помощи скребка, удаляется с поверхности ячейкив ссыпное пространство и выводится из реактора.Образование в реакционной ячейки реактора УНВ сопровождаетсяувеличением объема твердой фазы, что может привести к «забивке» ячейки иаварийной остановке реактора.Длявыявленияконструкцииреакционнойячейкиобеспечивающейбесперебойную работу реактора были проведены исследования с использованиеммонооксида углерода и газа электрокрекинга органического сырья.
В таблице 5.1представлены полученные результаты.Таблица 5.1 – Характеристика работы реактора с различной конструкциейреакционной ячейкиВремя до «забивки» реакционной ячейки, чКонструкцияреакционной ячейкиЦилиндрМонооксид углеродаГаз электрокрекинга1592012Усеченныйперевернутый конус с*, от 5 до 15от 20 до 45 «забивка» не наблюдалась«забивка» не наблюдалась60 «забивка» не наблюдалась«забивка» не наблюдалась* - угол наклона боковой грани конуса к его осиВидно, что цилиндрическая форма реакционной ячейки не обеспечиваетбесперебойной работы аппарата.
То же самое можно отметить и для ячейки,188выполненной в виде конуса с углом наклона боковой грани к его оси до 15. Дляячеек, выполненных в виде конуса с углом наклона боковой грани конуса к егооси от 20 и более «забивка» реакционной ячейки не наблюдалась. Следуетотметить, что угол наклона боковой грани конуса реакционной ячейки к его оси,обеспечивающий безаварийную работу реактора, не зависит от используемогосырья и использовать в конструкции реактора реакционную ячейку с более 45не целесообразно, т.к. это приводит к увеличению размеров аппарата.Реактор «ссыпного типа» дает возможность совместить процесс полученияуглеродных нановолокон и сепарацию образующихся продуктов, что позволяетупростить технологию получения УНВ.
Варьируя скорость подачи катализатора взону синтеза, при одних и тех же условиях проведения процесса (температура,объемная скорость подачи газа, состав газа), можно получать продукт сразличными характеристиками. Поэтому, промышленное получение УНВ наоснове газов электрокрекинга нужно осуществлять в реакторе «ссыпного типа».Получение коксов.Получение кокса из исходной пасты электрокрекинга осуществимо сиспользованиемобогреваемыхкубов(коксованиенефтяногосырьявобогреваемых кубах).Длякоксованияформованныхпастэлектрокрекингамогутбытьиспользованы печи, применяемые при производстве углеграфитовой продукции.В работе [289] были рассмотрены следующие виды печей: газо-камерные,туннельные, камерные.Газо-камерные и туннельные печи характеризуются большими размерами,т.к. предназначены для выпуска крупногабаритных изделий, что ограничиваетвозможность их использования для получения кокса из формованных пастэлектрокрекинга.Камерные печи, в частности однокамерные печи периодического типа(рисунок 5.4), применяются в углеграфитовой промышленности для производстванебольших по объему партий продукции.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
