Н.С. Зефиров - Химическая энциклопедия, том 4 (1110091), страница 89
Текст из файла (страница 89)
теплоотдачи минимальны и максимальны при контакте с Плотными пакетами. Осредввнные по времена козф. теплоотдачи (обычно применяемые в инженерных расчетах) возрастают прн увелнченяи т-ры П„теплопроводиостей газа и плотного слоя частиц, а таске прн уменьшении нх диаметра до тех пор, пока они способны к самостоят. П. (не прннадлежат к группе С). Прн увеличении рабочей скоросри газа )у коэф. теплоотдачн первоначально возрастают всладсгвие увелнченик подвижности частиц и нх плотных пакетов. Прн дальнейшем росте )У время контакта теплообменной пов-сти с пузырями увеличиваетфя и осреднеиные по времени коэф. теплоотдачн уменынаются.
Их локальньж значении сущест2б2 136 ПСЕВДО ОЖИЖЕНИЕ венно зависят от формы и конструхции теплообменных устройств, а также от ориентации последних к направлению движения газа. Так, для горизонтального цилиндра коэф. теплоотдачи в <хлобовою> зоне м.б.
в 3-4 раза больше, чем в «кормовой». Зто доказывает, что аналогия между слоем и жидкостью имеет пределы. Дестйяиктва и недостатки нсевдоожижнаного слоя. В зависимости от особенностей хим.-технол. процесса одни и те же св-ва псевдоожиженного слоя можно трактовать и как достоинства и как недостатки. Так, унос из слоя мелких частиц осложняет осуществление каталитич процессов, а при сушке используется для выгрузки готового продукта, при интенсивном перемешнванни выравнивается поле т-р и устраняется возможносп значит. локальных перегревов, т.е. достигается изотермнчиость слов (что важно, напро при переработке термолабильных материалов), однако снижается движущая сила процесса и возрастает неоднородность обработки твердых частиц. Истираемость их в слое может приводить, напр., к увеличению расхода катализаторов, существ. затратам на пылеочистку отработанных газов; тем не менее, при обжиге, хлорировании или сушке, сопровождаемых осмолением пов-сти твердых частиц и стенок аппаратов, истнраемость играет важную роль.
Главные преимущества аппаратов с псевдоожиженным слоем перед применяемыми в одних и тех же с ними хнм;техлол. процессах аппаратами с неподвижным нлн движущимся слоем зернистого т(материала и аппаратами типа «вращающийся барабан». простота загрузки и перемещения ожижаемого материала, а также выгрузка готового продукта; возможность размещения внутри теплообменных, газораспределителъных либо перемешивающих устройств; интенсивность теплообмена между псевдоожиженным слоем и пов-стью конструхц. элементов; легкость герметизации даже при высоких рабочих давлениях н т.д. Для мн.
хим;техноя. процессов единичная мощносп агрегатов, вюпочающих аппараты с псевдоожиженным слоем, практически неограиичена. Областв применения псевдоожиженного слоя чрезвычайно многообразнм. Обобщим нх с помощью песк. типовых схем аппаратов (рис.
4), каждый из к-рых м, б исполъзован для проведения группы процессов (мех, физо физ.-хим. или химических), обладающих сходнымя чертами. П. в проточных системах газ-твердое тело (рис. 4, а и б) часто применяют при нагр н охлаждении, адсорбции, сушхе, водной дегазации полимеров, коксовании, восстановлении гезОз водородом и др Обычно твердые часгипы движутся сверху вниз навстречу газовому потоку. Приближение сгрухтуры потоков к идеальному вытеснению достигается посредством перегородок провального тина, решеток с переточными устройствами, оформлением псевдоожиженного слоя в виде вертикального каскада последовательно соединенных аппаратов.
рнс 4 Аппервты с шсвдоошскевным слоем л 6-секпиоинр протнвотсчвые с решспмми провельвымн и «меженными пере очнымп устройствэмя (эдеорбция, обжяг), е- прямоточный с ебмстрыми слоем н пирктляпясй тмрдых чэс пш (обжиг, скитэвве твердых топлив), г д с вну р теплосьемнымя злементэмн я резл сшюобэми гэзоолспределеянл (реэкторные процессь ), е-с внугр пвркулнц контуром (шсублимэцвк, реехгорные вроцвлы), м-блок еплэрвтов с пяркуляцпей твердых чэсгвп (крекннг, риформннг), з-с горизонгыьным слоем (ивгренэвие, охлюкпевие, сушка) 1-поток ожижэюшего егевте, 11-поток чэсгиц 263 В подобных противоточных системах создаются оптим. условия взаимод.
фаз. Так, при экзотермич. процессах (напр., при окислении) в верхних по ходу потока секциях аппарата с пневдоожиженным слоем осушествлается подогрев твердых частиц отходящими газами, в нижних — нагревание ожихсаюшего агента обработанными твердыми частицами; в результате в,рабочей зоне удается поддерживать высокие т-ры без дополнит. подвода теплоты. При адсорбции в ниж.
секциях аппарата насышенные сорбируемым компонентом частицы взаимод, с газовым потоком, в к-ром концентрация этого компонента максимальна, в верх. секциях обедненный нм газ контактирует со свежими твердыми частицами; т. обр. обеспечиваетса приближение к оптимально возможной степени извлечения целевого компонента.
Вследствие сужения в секцноннр. аппарате спектра распределения времен пребывания твердых частиц и уменьшешш интенсивности перемешивания достигается нх равномерная обработка, что важно во мн. процессах (напр., при восстановлении металлов из оксидов). Широко распространены прямоточные процессы в «быстрых» псевдоожиженньш слоях, нередко комбинируемых с обычными кипящими слоями (рис. 4, в).
При скоростях, «-рые ирены!лают скорости уноса, твердые частицы движутся в виде газовой взвеси или разреженных пакетов, перемешнвание газовой н твердой фаз невелико, устраняются сопротивления межфазному переносу. В резулътате предотвращается агломерация частиц (напр., при сжигании угля или сланцев), достигаются равномерный выжиг кокса при термич.
Врекннге и высокие степени преврашения и селективности в каталитич. процессах, снижаются энергозатраты при получении у-А1л08 нз гндрокснда А1 и т.д. Многочисленны реакторные процессы (в т, ч. каталитические), осуществляемые в псевдоожиженных слоях. Наиб. известны окислит.
хлорирование этилена до дихлорэтана; окислит. аммонолиз пропилена с получением акрнлонитрила; синтез винилацетата взанмод. уксусной к-ты с ацетиленом; окисление нафталина во фталевый ангидрид н ЗОл в БОл; получение разл. хлорсиланов взаимод, порошкообразного Бг и его сплавов с НС1, СН,С1, С,Н,С1, а также с С,Н,СВ прямое хлорирование углеводородов и хлоруглеводородов. Весьма перспективно хлорнрование оксидов металлов с получением хлоридов А1, Тй Ре, 51 и др. При Всем многообразии конструкций реакторов онн представляют собой аппараты со свободно кипяшими нли секцнонированнымн с помощью провалъных решеток слоями, к-рые снабжены теплообменными элементами; последние имеют газораспределители в виде перфорир.
плит либо сопла, а также барботеры (рис. 4, г; в данном случае через решетку и барботер вводятся разл. газовые потоки). Нередко газ поступает в реактор через боковые штуцера (рнс. 4, д и е). Функпдонируют аппараты, в к-рые одновременно вводятся газообразные и жидкие реагеиты. Способы улучшения контактированиа фаз, а также воздействия на перемешивание в реакторах принципиально те же, что и для систем газ-жидкость в колонных аппаратах. Благодаря текучести псевдоожюкенного слоя такие каталитич. процессы вторичной переработки нефти, как крекинг и риформинг, проводят в совмещенных блоках реактор регенератор (рнс. 4, шс), что позволило перейти от полупериодич.
произ-ва к непрерывному. Подобные комбинации быстро распространились и на иные реакционные и массообмениые процессы (напр., системы реактор -адсорбер). Псевдоожиженный слой также применяют: для получения гранулир. продуктов путем ввода в слой распыленных р-ров ияи струй газов, конденсирующвхся с образованием твердых продуктов, напр. минер. удобрений, льда, А!С1л (см.
Сублимация); для покрытия защитной полимерной пленкой нагретых деталей; для проведения кристаллизации из р-ров, выщелачивания (ожнжающий агент — вышелачиваюший р-р), растворенюг, как высокотемпературный теплоноситель и т.д. Вообще, отрасль иром-сти, где псевдоожиженный слой не используется нли не м.б. Применен в перспективе, назвать трудно В то же время он является одной из наиб сложных 245 ПСКВДООСНОВАНИЯ 1З7 сред для осуществления химико-технол. процессов, и перечень неудачных попыток его использования весьма велик, Денс Гельперпн Н.И., Айпштейп В. Г., Кваша В.
Б., Оскопи техяя«и псеелоожяжелпя, М., 1967; Катализ а кпплшем слое, под ред. И. П. Мухлеяоса, Л., 1971; Псеелоолшжшше, под ред. И. Дьлплсопа, Д. Харрпссп», пер. с англ., М., 1974; Куннп Д., Леееншппль О., Промышленное пссадшнкнжсшм, пер. « англ., М, 1976; Рашсты аппаратов анпяшего слоя, под ред. И П. Мухяенош, Б.С. Сажала, В. Ф. Фролова, Л., 1986; Апыраты с яеаоданждью» и кппжлпмп слоями и хлоркой промышлеппсстн, пол ред А.А. Ойгеабляяь, М., 1988; Рсманкоп П. Г., Фролов В. Ф, Массосбме!шые пропсссы хнмпчсскшт тех. пологлн, Л, 1990, с. 76-78; Кубка М., Сжаганпе теердсго топлнаа а аяпшпем слое, пер. с сеш., М., 199(; Клв-Ойаег епсус1ошхйа, 3 мг, ч.
10, 1Ч.У., 1980, р. МВ-В1. Л. Л. Опсслбллк. ПСЕВДООЖИЖЕННЫЙ ЭЛЕ(СТРОД, электрохим. электрод из порошкообразного материала, взвешенного в электролите. Представляет собой подвижную концентрированную (днсперсная фаза составляет песк, десятков % по объему) суспензию с относительно крупными (диаметр 10 ' — 10 ' см) токопроводяшнмя частицами. Прн соударении этих частиц со стационарным электродом-токосборником, поляризуемым от внеш. источника тока, нли друг с другом они приобретают электродный потенциал значение к-рого отлично от равновесного или стационарного потенциала.
За время между последоват. соударениямн на пов-сти частиц протекают электрохнм. р-цин, связанные с установлением на пов-стн частиц равновесия. Псевдоожижение осуществляют обычно циркуляцией электролита через систему, содержащую пористую перегородку, на к-рую насыпан слой порошкообразного электродного материала. В качестве материала для П. э. прелложены платинированные угли, порошки АЕ Р4 стеклянные шаряки, покрытые слоем серебра или меди. Электрод-токосборник располагают либо в нижней части слоя порошка, либо на верху слоя.