Инертные газы - Фастовский В.Г.
Скачать (прямая ссылка):
238
Конструирование реакторов. При конструировании реакторов для контактирования в системе газ —твердое тело должны быть удовлетворены следующие требования:
1. Равномерное нагревание поглотительной массы без локальных перегревов или охлаждений. Нагревательные элементы размещаются по всей высоте слоя; если гильзы с поглотителем имеют большой диаметр, то нагревательные элементы монтируются не только по периферии, но и в слое поглотителя. Большое значение имеет нагрев газа перед поступлением его на слой поглотителя: при подаче холодного газа часть слоя играет роль подогревателя, имеет пониженную температуру, не участвует в очистке газа и полезно не используется.
2. Равномерное распределение газа по сечению насадки для обеспечения эффективного контактирования газа с поглотителем. Хотя при однородном заполнении гильзы реактора равномерное распределение газа обеспечивается самой насадкой, во входном участке слоя обычно устанавливают сетки или перфорированные перегородки, играющие роль распределителей газа.
3. Минимальный унос мелких кусочков поглотителя и пыли, что достигается установкой фильтрующих элементов в зоне отвода очищенного газа.
4. Охлаждение газа перед выводом из реактора для конденсации уносимых газом из активной зоны паров поглотителя на холодных поверхностях. Унос паров с горячим газом приводит к осаждению активной металлической пленки на холодных частях близлежащих коммуникаций, что создает серьезную опасность вос-пламенения при попадании воздуха и влаги на эти поверхности при очередном демонтаже оборудования.
5. Легкое и вполне безопасное удаление отработанного поглотителя.
Опыт эксплуатации очистительных установок показывает, что с увеличением масштабов аппаратуры выполнение указанных требований все более затрудняется, и практически не создаются реакторы для очистки более 40—45 м3 инертного газа в час. Если в системе требуется очистка большего количества газа, то параллельно устанавливают несколько реакторов.
Рис. 4.5. Реактор с кальцием производительностью до 4 ж3/ч.
239
На рис. 4.5 показана типовая конструкция реактора средне производительности (3,5—4,0 м3/ч). Поглотитель или катализатор загружают в гильзу 1, которая вставляется в корпус 2 с возможно меньшим кольцевым зазором. Нагрев гранулированной массы осуществляется электрической печью, смонтированной на корпусе. Газ подается по центральной трубе 3, проходит между корпусом и гильзой и распределяется равномерно по се-
Рис. 4.6. Реактор с кальцием производительностью до 40 ж3/ч.
чению гильзы с помощью перфорированного диска 4, являющегося ее днищем. Температура поглотителя контролируется термопарой 5, спай которой размещается по оси реактора в середине слоя. Уносимая пыль задерживается фильтром 6\ и очищенный газ отводится по трубе 7.
В реакторе не предусмотрено предварительное нагревание1 и последующее охлаждение очищаемого газа. Так как реакторы такого типа устанавливаются в системах очистки обычно по одному, то нагревание и охлаждение газа, а также улавливание из него паров и пыли могут быть осуществлены вне кор-240
пуса. Мощность электрического нагревателя такого реактора около 3 кет.
На рис. 4.6 показана конструкция крупного реактора производительностью до 40 м3/ч с подогревом очищаемого газа и охлаждением отходящего. Гильза / с поглотителем размещена в керамической печи 2 с электрическим нагревателем и окружена широким кожухом 3 с рядом концентрически расположенных перегородок 4. Газ поступает в пространство между Кожухом и первой перегородкой и проходит затем последова- . тельно через серию кольцевых каналов. При этом он нагревается, приближается к центральной-части и поступает на поглотительную массу через перфорированное днище гильзы. Отходящий газ охлаждается водой во внешнем теплообменнике 5, где улавливаются также и пары.
Реактор такого типа не требует теплоизоляции извне. Расход электроэнергии на нагревание газа и поддержание требуемой температуры поглотительной массы 8—10 кет.
Определение геометрических размеров. При расчете геометрических размеров реакторов в большинстве случаев одним из главных факторов является давление газа в системе циркуляции, определяемое выбранным типом циркуляционной газодувки. Расчет активной зоны реактора — патрона с поглотителем —¦ проводится по двум направлениям: а) выбор оптимального значения объемной скорости V (ч-1), обеспечивающей требуемое время контакта между газом и твердым телом; б) выбор оптимального сечения слоя и, следовательно, скорости пи (м/ч) газа в слое, при которых не превышается располагаемый напор циркулирующей среды. Максимальная высота слоя определяется по формуле
/,...,-(^)"\ (4Л)
где ЯМакс — максимально допустимое падение давления газа в слое, мм вод. ст.; Я і— падение давления газа в слое высотой 1 м, мм вод. ст./м, при линейной скорости ни, м/ч. Значения Н\ могут быть определены с помощью рис. 4.18, на котором по оси абсцисс отложены величины массовой скорости газа дар (где р — плотность, кг/м3).
Реактор для жидких поглотителей. В наиболее простом реакторе для работы с расплавленным литием стакан с реагентом размещается в нагреваемой зоне корпуса и трубка для подачи очищаемого газа монтируется так, чтобы поступающий газ омывал зеркало жидкости. Так как продукты реакции обычно легче самой жидкости, то они всплывают на поверхность и образуют слой шлака, препятствующий эффективному контактированию газа и жидкости. В таких реакторах глубина очистки уменьшается со временем и коэффициент использования поглотителя невелик.
