Реакцияларды жүргізуге және араластыруды арналған қондырғылар

Жоспар:

1. Реакцияларды жүргізуге арналған қондырғылар.

2. Сұйық-сұйық жүйесінде реакторлар.

3. Араластыруды жүргізуге арналған қондырғылар.

Өндірістің технологиялық сызба-нұсқасын құрғаннан кейін, шикізат, жартылай өнім, дайын өнім ағындарының негізгі бағыттарын анықтап, материалдық және энергетикалық баланстарды құрып болғаннан кейін негізгі реакциялық аппараттарды есептейді. Өнімділікті, реагенттердің әрбір аппаратта болу уақытын, аппараттың негізгі өлшемдерін анықтайды. Аппараттағы агрессивті ортаға, температураға және қысымға байланысты негізгі құрылымдық материалдарды таңдайды, олардан аппартты дайындайды. Жобаланатын өндірістің жалпы өнімділігіне байланысты біртектес параллель жұмыс істейтін аппартардың жалпы санын анықтайды. Одан кейінгі есептеулер: стандартты қондырғыны таңдау (құрылымын, өнімділігін анықтау); аппараттарды және оның жеке түйіндерін құрылымдау (есептеуді конструкторлар жүргізеді, бірақ аппараттың түрі мен реакциялық көлемін технологтар анықтайды); аппараттарды монтаждау бойынша есептеулер мен сызбаларды жобалаушы-механиктер орындайды.

Технологиялық арналуы бойынша реакторлар былай бөлінеді: жанасу аппараттары немесе конверторлар, олар ГАЗ-ГАЗ жүйесінде, қатты катализатордың қатысуымен, каталитикалық үдерістерді жүргізу үшін жұмыс істейді; сұйық және қатты заттар арасындағы химиялық үдерістерді жүргізуге арналған аппараттар – сұйық фазалы үдерістер реакторлары; жоғары температуралық үдерістерді жүзеге асыруға арналған аппараттар пештер – реақторлар; 10-нан 200 МПа-ға дейінгі жоғары қысымдар кезінде химиялық үдерістерді жүргізуге арналған аппараттар жоғарғы қысымды – реакторлар деп аталады.

Реакциялық аппараттар – химиялық цехтардың негізгі қондырғысы болып табылады. Физикалық-химиялық үдерістерге арналған аппараттармен салыстырғанда олардың көп ерекшеліктері бар: жалпы химиялық реакциялар жылу эффектісімен қатар жүреді, сондықтанда жылуды алу мен беру кезінде және температураны реттеу кезінде қиындықтар туады; көптеген химиялық үдерістер катализаторлардың қатысуымен жүреді, ол өз кезегінде, әсерлесетін өнімнің катализатормен жақсы жанасуында, оны шығару, кіргізу және регенерациялау кезінде біраз қиындықтарды тудырады. Сол сияқты, физикалық-механикалық үдерістерге арналған аппараттар түгелдей біртектес, ал реакциялық аппараттар құрылымы бойынша ерекше болады. Олар сонымен қатар барлық химиялық аппараттар сияқты әсерлесетін заттардың агрегаттық жағдайы және жұмыстық әдісі бойынша мерзімдік және үздіксіз деп жіктелінеді және де қосымша фактор – катализатордың болуы және болмауы да ескеріледі.

Газды фазадағы жанасу-каталитикалық және термиялық үдерістерге арналған аппараттарға каталитикалық тотығу, гидрлеу, хлорлылау және басқа да катализаторлар қатысында жүретін газдық реакциялар үдерістеріне арналған аппараттар жатқызылады. Жанасу аппараттары қозғалмайтын және қозғалатын катализаторлар қабаты бар аппараттарға бөлінеді. Қозғалмайтын қабаты бар аппараттар, өз кезегінде, адиабатты және жылуалмасуы бар аппараттар деп бөлінеді. Жанасу аппараттары 300-800⁰С аса жоғары температура кезінде жұмыс істейді.

Азот қышқылының жанасу аппараты адиабатты жағдайда жұмыс істейді. Сатылы жанасу аппаратына мысалы, күкіртті газдың күкіртті ангидридке дейінгі каталитикалық тотығуына арналған аппараттар жатады.

Аралық жылу алмасуы бар жүйелерде катализатор қабаты (реакциялық аймақ) мен жылуалмастырғыш (жылуалмасу аймағы) алмасып келіп отырады. Реакция аймағындағы үдеріс адиабатты жүреді, содан кейін жылуалмастырғышта суытылу (немесе жылытылу) болады да температура қайтадан қолайлы жағдайға жақындайды. Мұндай жүйедегі температураның өзгерісі сатылы болады.

Ішкі жылуалмастырғышы бар аппараттарда қажетті жылу мөлшері тікелей катализатор қабатында орналасқан жылуалмастырғыш элементтермен ұсталып отырылады. Ішкі жылуалмастырғышы бар аппараттарды қабықшалы құбыр түрінде немесе пластикалық жылуалмастырғыштар түрінде жасайды, онда катализаторды түтікте немесе құбыраралық кеңістікте орналастырады. Түтіктердің көлемі құбыраралық кеңістіктен көп кіші болады. Катализаторды түтікте орналастырған кезде аппарат көлемін пайдалану коэффициенті төмендейді, сондықтан катализаторды түтікке тек температураны нәзік реттеген жағдайда ғана орналастырады.

Сұйық-сұйық жүйесіндегі реакцияларды жүргізу үшін, жұмыс істеу әдісі бойынша келесі реакторларды қолданады: араластырғышы бар сиымдылық (мерзімді); ванна (мерзімді, үздіксіз); автоклав (мерзімді); тигель (мерзімді); каскад (үздіксіз); электролиз үшін ұяшық.

Газ-қатты зат жүйесіндегі реакцияларды жүргізу үшін жұмыс істеу әдісі бойынша қолданылатындар: муфельді пеш (мерзімді); жанасу пештері – тормен, құбырлы, сатылы (үздіксіз); қозғалу қабаты бар пеш, шахталы пеш (үздіксіз – қатты материал реактор арқылы жоғарыдан төмен қарай қозғалады, ал газ – қарсы ағында); қозғалмалы торы бар туннельді пеш (үздіксіз – қатты заттар газға қарсы ағында қозғалады); айналмалы құбырлы пеш (үздіксіз – қатты заттар реактор айналған кезде орын ауыстырады); құйын қабатты, шаңтәрізді отынды пештер (үздіксіз – қатты заттар үдемелі газ ағынымен қозғалысқа келеді); суландырғышы бар пеш (үздіксіз – қатты заттар ағынмен газ толтырылған кеңістік арқылы қозғалады).

Әдебиеттер: 2 нег. [204-265]; 9 нег. [49-82]; 9, 10 қос.

Бақылау сұрақтары:

1. Реакторлардың классификациясы.

2. Реакциялық аппараттардың ерекшеліктері.

3. Жанасу аппараттардың түрлері.

4. Ж-Ж; Г-Қ жүйелерінде реакция жүргізу үшін аппараттар.

5. Араластырғышты сиымдылықтардың түрлері.

Дәріс №12.