Реакторы каталитических процессов: виды и особенности применения
Каталитические процессы повсеместно используются при изготовлении водорода, аммиака, органических и неорганических кислот, различных производных углеводородов (метанола, этанола, ацетона и т. д.). Большинство способов переработки нефтепродуктов (крекинг, реформинг, изомерация) так или иначе требуют участия катализаторов. Реакции этого типа проходят в специализированных установках – реакторах каталитических процессов.
Подробнее о каталитических реакторах
В зависимости от каталитической системы реакторные установки делятся на два типа:
Гомогенные – катализатор и реагенты находятся в одной фазе (жидкой, газообразной).
Гетерогенные – катализатор и реагенты находятся в разных фазах (например, реагенты в жидкой, катализатор – в твердой).
По тепловому режиму каталитические реакторы делятся на:
Адиабатические – тепловой режим определяется химическими реакциями, теплообмен с внешней средой сведен к минимуму.
Изотермические – температура системы поддерживается на постоянном уровне за счет отвода или подвода тепла.
Виды каталитических установок
В промышленности наибольшее распространение получили гетерогенные реакторные установки с неподвижным слоем катализатора. В таких реакторах катализатор в виде зерен высыпают на опорную решетку, а сверху поступает реакционная смесь. В массовом производстве используются многосекционные гетерогенно-каталитические реакторы с подачей или отводом тепла из реакционной зоны с помощью теплообменников.
Еще один популярный тип реакторов – с кипящим или восходящим слоем катализатора. Реакционная смесь подается снизу, при этом циркулирующие в слое частицы выравнивают его температуру, делая процесс изотермическим. Активность катализатора со временем меняется, поэтому он выводится в регенератор, восстанавливается и возвращается обратно в реактор, обеспечивая непрерывность процесса.
В последнее время традиционные реакторы для крекинга постепенно вытесняются лифт-реакторами – установками прямоточного типа с восходящим потоком газокатализаторной смеси. Они позволяют проводить каталитические реакции при исключительно малом времени контакта сырья со слоем катализатора (примерно 2-6 с). Состав и характеристики катализатора подбирают в лабораторных условиях с помощью специальных анализаторов – подробнее об этих установках вы можете прочитать тут.
Преимущества каталитических реакторов
Контактно-каталитические способы получения веществ обеспечивают более высокую скорость процессов по сравнению с некаталитическими методами. Благодаря этому даже на производствах большой мощности можно использовать достаточно компактные аппараты. При этом для организации катализа не требуется высокое давление и сверхвысокие температуры. Кроме этого, гетерогенные каталитические реакторы способны работать в непрерывном режиме, что крайне важно для некоторых производств.
