Окись этилена - Зимаков П.В.
Скачать (прямая ссылка):
26—труба для ввода кислорода.
Газ, выходящий из реактора, освобождается от увлеченных им частиц катализатора в циклонном пылеотделите-ле, откуда эти частицы попадают в трубу для ввода этилена и возвращаются в реакционную зону. В этом реакторе осуществляется двойная циркуляция катализатора, часть которого из реакционной зоны через вертикальную трубку поступает в специальный холодильник, а оттуда — в трубу для подачи кислорода.
Охлаждение реакционных газов в обоих реакторах производится в охлаждающей зоне или прямой инжекцией хладоагента, или в трубчатом агрегате.
Для окисления этилена предложен также реактор, в котором отвод тепла осуществляется с помощью жидкого теплоносителя, циркулирующего по трубкам Фильда51 (рис. 52).
Для проведения процесса в псевдоожиженном слое катализатора предложен также реактор, состоящий из ряда вертикальных трубок9- п> 21 > 295. Зерна катализатора приводятся в этих трубках в псевдоожиженное состояние под действием потока газа, который поступает в нижнюю часть аппарата через специальное газораспределительное устройство. В реакторе верхняя граница слоя катализатора находится выше уровня реакционных трубок, что обеспечивает равномерное распределение газа по ним. В межтрубном пространстве циркулирует жидкий теплоноситель — даутёрм. Над катализатором установлен фильтр для улавливания частиц катализатора, уносимого током газа. Во избежание продольного перемешивания, существенно снижающего скорость реакции, целесообразно применять аппараты с последовательно расположенными слоями катализатора64-66.
Несмотря на преимущества, которые должен иметь процесс в псевдоожиженном слое катализатора, пока нет данных о его промышленном осуществлении. Это можно объяснить следующими причинами. Затраты на дорогостоящий серебряный катализатор составляют существенную долю в себестоимости окиси этилена. По-видимому, еще не создан достаточно прочный, стойкий к истиранию и к агрегированию катализатор, расход которого приближался бы к расходу неподвижного катализатора. При использовании мелкозернистого катализатора требуются специальные устройства — циклоны, фильтры и т. п. для улавливания катали-заторной пыли. Возможно, что снижение скорости и селективности происходит из-за проведения его в условиях, приближающихся к идеальному смешению. Тем не менее надо считать, что задача разработки процесса получения окиси этилена в кипящем слое катализатора остается актуальной, в особенности в условиях высокой производительности катализатора, например при работе с повышенными концентрациями этилена и кислорода, когда съем больших количеств тепла становится серьезной проблемой.
Рис. 52. Реактор для окисления этилена в псевдоожиженном слое катализатора с отводом тепла жидким теплоносителем, циркулирующим по трубкам Фильда108:
1— кон\ссобр?знос дгише реактора; 2— распре д< литель; 3— отверстия в распределителе; 4-нижние (открытые) концы трубок 18; 5— уроьеьь псевдоожиженного слоя катализатора; 5—отбойник; 7—фильтры в выходных каналах; S-выходные отверстия; 9- трубки для отвода газа; 10— крагы; //—полые с< кции; /2—тр\бкэ для вывода хл.чдоагента; 1о— распределительнля зона; 14— пятр\бок для ввода хладоагентя; 15— крькгка реактора; 16—опорная плита, в которую «монтированы трубки 18; /7—верхние (открытые) конпы трубок 18\ 18— открытые трубки, помещен! :ые в трубки Фильда; 19—колл<кторы охлаждающей жидкости; верхние (открытые) кониы трубок Фильда; 21—опорная плита; 22— корпус реактора; 23—трубки Фильда; 24—ниж-ние (запаянные) концы трубок Фильда.
О возможности моделирования и оптимизации процесса каталитического получения окиси этилена
На основе изучения296 кинетики реакций окисления этилена
C2H4 + V2O2->C2H4OH-q1
C2H4 + 3O2-. 2CO2 + 2H2O + Q2
были выведены уравнения скоростей реакций окисления этилена в окись этилена (W1) и в двуокись углерода и воду (w2), которые приведены в гл. VIII (стр. 286). При использовании указанных уравнений была разработана математическая модель73' 297 трубчатого реактора с неподвижным слоем катализатора, который принимали за реактор идеального вытеснения, и контактного аппарата с псевдоожиженным слоем, каждую ступень которого считали реактором идеального смешения. Сравнение результатов моделирования на цифровой машине Минск-1 с экспериментальными данными, полученными в трубке с неподвижным катализатором, подтвердило правильность модели. С помощью полученной модели можно выбрать оптимальный температурный режим реактора, высоту слоя катализатора, степень превращения и селективность, время контакта и другие параметры, необходимые для проектирования и эксплуатации контактных аппаратов.
Разработаны также72 пути оптимизации окисления этилена по критерию себестоимости. Математическое моделирование процесса съема тепла в трубчатых реакторах получения окиси этилена73 позволило выявить влияние на устойчивость процесса коэффициента теплопередачи различных теплоносителей, способа подачи газа в реактор (снизу или сверху). Результаты исследования возможностей математического моделирования и путей оптимизации процессов окисления этилена в окись этилена, которые разрабатываются в Институте катализа СО АН СССР и в Научно-исследовательском физико-химическом институте им. Карпова под руководством акад. АН СССР Г. К. Борескова, чл.-корр. М. Г. Слинько, Г. М. Островского и др., позволяют ускорить выбор новых катализаторов для этого процесса и оптимальных параметров при проектировании новых объектов; есть данные о применении вычислительных машин для управления работой установок получения окиси этилена за рубежом298' 299.
