|
Reaktory wieżowe chemiczne przemysłowe: zasady projektowania, wewnętrzna hydraulika i optymalizacja wydajności
| MOQ: | 1 zestawy |
| Cena £: | 10000 USD |
| Okres dostawy: | 2 miesiące |
| metoda płatności: | L/C, T/T |
| Wydajność dostaw: | 200 zestawów/dni |
Przemysłowe reaktory wieżowe chemiczne
,zasady projektowania reaktorów wieżowych
,optymalizacja wydajności reaktorów wieżowych
W ciężkim przetwarzaniu chemicznym maksymalizacja wydajności kontaktu pomiędzy niemieszającymi się lub odrębnymi fazami płynu jest jednym z najważniejszych wyzwań inżynieryjnych. Thereaktor wieżowy chemiczny—często nazywany reaktorem z kolumną pionową — to standardowe w branży rozwiązanie do ciągłego przenoszenia masy i wielofazowej syntezy chemicznej.
Wykorzystując wysoki poziomwspółczynnik proporcji(proporcja wysokości do średnicy) te wysokie statki wykorzystują grawitację i dynamikę płynów, aby osiągnąć wysoką wydajność konwersji w ramach wysoce zoptymalizowanego fizycznego zasięgu zakładu.
Reaktor wieżowy chemiczny działa poprzez ciągłe przemieszczanie reagentów przez odrębne strefy wewnętrzne, aby zmaksymalizować kontakt fazowy. Jak pokazano na powyższym schemacie strukturalnym, konfiguracje procesów zazwyczaj charakteryzują się przepływem przeciwprądowym:
-
Napęd w fazie gazowej:Gaz wchodzi przez dolną dyszę (oznaczoną jakoWejście zanieczyszczonego gazudo zastosowań związanych z płukaniem/odpędzaniem) i naturalnie unosi się w górę kolumny w wyniku spadków ciśnienia lub gradientów wyporu.
-
Dystrybucja w fazie ciekłej:Ciekłe reagenty dostają się w pobliżu górnej części głowy (Płyn do szorowania) i przejść przez specjalistędystrybutor cieczywyposażone w dysze natryskowe zapewniające idealnie równomierny promieniowy rozkład na wewnętrznej powierzchni przekroju poprzecznego.
-
Strefa spakowanych łóżek:Sercem statku jestspakowane łóżko, wypełnione losowymi lub strukturalnymi materiałami o dużej powierzchni. W tym przypadku ciecz tworzy cienką, ciągłą warstwę na opakowaniu, radykalnie obniżając opór przenoszenia masy w miarę bezpośredniego kontaktu z unoszącą się fazą gazową.
-
Separacja porwania:Przed opuszczeniem dyszy górnej (Wylot czystego gazu), strumień oczyszczonego gazu przechodzi przez strukturęeliminator mgłydo wybijania wszelkich porwanych kropelek cieczy, chroniąc znajdujące się za nimi sprężarki i wymienniki ciepła przed korozją i zatykaniem cieczy.
Wymiarowanie pola przekroju poprzecznego reaktora wieżowego chemicznego wymaga obliczenia dokładnej równowagi hydraulicznej, w której opór gazu nie utrudnia grawitacyjnego opadania warstwy cieczy. ThePowierzchowna prędkość gazu(ug) należy obliczyć w odniesieniu do całkowitego objętościowego natężenia przepływu gazu (Qg) i wewnętrznego pola przekroju poprzecznego kolumny
Gdzie D oznacza wewnętrzną średnicę płaszcza wieży. Aby określić niezbędną objętość aktywnego katalizatora lub strefy upakowania, aby zapewnić odpowiednie zakończenie reakcji, inżynierowie obliczają procesczas przebywania(tau), który reprezentuje średni czas, jaki reagent spędza w strefie aktywnej:
Gdzie jest fizyczna objętość złoża, a epsilon oznacza objętość wewnętrznąfrakcja pusta(procent otwartej, pustej przestrzeni w upakowanej matrycy dostępnej dla przepływu płynu).
W zależności od kinetyki reakcji chemicznej i tendencji do zanieczyszczania cieczą, konfiguracja wnętrza płaszcza kolumny znacznie się różni:
| Typ wewnętrzny | Mechanizm przenoszenia masy | Względny spadek ciśnienia (ΔP) | Odporność na zarastanie/koksowanie | Aplikacja podstawowa |
|---|---|---|---|---|
| Strukturalne opakowanie | Ciągły, cienkowarstwowy profil cieczy na blasze falistej. | Niezwykle niski | Słaby (podatny na zatykanie kanałów) | Destylacja próżniowa, instalacje odgazowania |
| Losowe pakowanie | Płynna warstwa na luźnych nośnikach (np. pierścieniach Palla, siodłach ceramicznych). | Niski | Umiarkowany | Absorpcja gazów kwaśnych, jednostki płuczące |
| Tace sitowe | Dyskretne bulgotanie gazu poprzez krzyżowy przepływ statycznej piany cieczy. | Umiarkowane do wysokiego | Dobry | Wysokociśnieniowe kolumny frakcjonujące |
| Tace z bąbelkami | Gaz prowadzony jest przez rury pionowe z zakrętką wymuszającą zanurzenie w cieczy. | Wysoki | Doskonały | Reaktory o niskim przepływie cieczy i dużej wydajności |
Ponieważ reaktory wieżowe chemiczne to wysokie, cienkie pionowe elementy narażone zarówno na wysokie wewnętrzne temperatury robocze, jak i zewnętrzne zagrożenia środowiskowe, ich inżynieria konstrukcyjna wymaga solidnego doboru materiałów:
-
Łagodzenie wiatru i ścinania sejsmicznego:Ze względu na wysoki profil pionowy podstawy kolumn muszą być wyposażone w ciężkie osłony wsporcze konstrukcyjne wykonane z konstrukcyjnej stali węglowej o wysokiej wytrzymałości (takiej jak ASME SA-516 klasa 70), które następnie są bezpiecznie kotwione do głębokich fundamentów betonowych, aby wytrzymać duże momenty wywracające.
-
Metalurgia powierzchni procesowej:Aby odizolować płaszcz reaktora od wysoce korozyjnych strumieni procesowych, wewnętrzne powierzchnie styku chemicznego są zwykle zbudowane ze stałych, wysokostopowych lub z warstwami ochronnymi.Stal nierdzewna 316L (SS316L)jest szeroko stosowany do ogólnego postępowania z kwasami organicznymi i aminami, podczas gdy wysokiej jakości stopy niklu, takie jakHastelloy C-276dobierane są do układów zawierających agresywne halogeny lub gorące kwasy mineralne.
-
Wkładki fluoropolimerowe:W przypadku procesów w temperaturach od otoczenia do umiarkowanych, w których wykorzystuje się ekstremalne kwasy mineralne (takie jak kwas chlorowodorowy lub fluorowodorowy), w przypadku których metale zawodzą, kolumny z litej stali wyłożone materiałem spajanym termiczniePTFE (politetrafluoroetylen)LubPVDF (polifluorek winylidenu)zapewniają absolutną barierę chemiczną.
Czy określasz płaszcz kolumny dla reakcji katalitycznej w wysokiej temperaturze, czy też musisz obliczyć dokładną wysokość upakowania potrzebną do osiągnięcia docelowego współczynnika przenikania masy (kL a)?
Wideo
