Некаталитические процессы и реакторы

ГОМОГЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ И РЕАКТОРЫ

Гомогенные процессы в газовой фазе особенно характерны для органической технологии и в ряде случаев реализуются испарением органических веществ с последующей обработкой паров газообраз­ными реагентами — хлором, кислородом, диоксидом серы, оксидами азота; соответственно происходят химические реакции хлориро­вания, окисления, сульфирования, нитрования и т. д. Часто применяют парофазный пиролиз, т. е. нагревание паров органических веществ без доступа воздуха с целью получения новых продуктов; при пиролизе происходит расщепление сложных молекул с образованием свободных радикалов, предельных и не­предельных углеводородов, которые вступают в реакции полимери­зации, конденсации, изомеризации и др. Пиролиз жидких и газо­образных веществ называется также крекингом. Примером про­мышленных газофазных процессов может служить термическое и фотохимическое хлорирование углеводородов для получения орга­нических растворителей, ядохимикатов и других продуктов органического синтеза.

В технологии неорганических веществ газофазные гомогенные процессы осуществляются, например, в производстве серной, азот­ной и соляной кислот. Так, в парах сжигают серу в печах камерного типа для получения диоксида серы; получают оксид азота из воздуха в условиях низкотемпературной плазмы (103—105 К)

N2 + O2 = 2NO.

В низкотемпературной плазме осуществляется также электро­крекинг углеводородов, например метана с целью получения аце­тилена, синтез озона из кислорода и др.

В производстве азотной кислоты в газовой фазе идет окисление оксида азота в диоксид по суммарному уравнению

2NO + O2 = 2NO2.

В газовой фазе идет синтез хлороводорода из водорода и хлора в производстве соляной кислоты по экзотермической реакции

Н2 + С12 = 2НС1

Гомогенные процессы в жидкой фазе применяют в промышлен­ности чаще, чем газофазные. Скорость химических реакций в жид­кой фазе, как правило, в тысячи раз выше, чем в газах (при той же температуре), но скорость диффузии в жидкостях значительно меньше, чем в газах, вследствие высокой вязкости жидкости. Коэф­фициент диффузии в газах составляет 0,1—1 см2/с, а в жидкостях 10–4 — 10–5 см2/с.

К гомогенным процессам в жидкой фазе относятся, например, реакции нейтрализации и обменного разложения в технологии ми­неральных солей. В жидкой фазе осуществляют ряд процессов в технологии органических веществ: получение простых и сложных эфиров, полимеризация в растворах и расплавах, щелочное плавле­ние бензолсульфокислот в производстве фенола, отдельные стадии сернокислотной гидратации этилена в производстве этилового спирта и др.

В гомогенных средах — газовой и жидкой — многие процессы идут по цепному механизму: окисление, полимеризация и пиролиз углеводородов, галогенирование углеводородов, синтез хлороводо­рода из элементов и др.

На скорость гомогенных процессов в газовой и жидкой фазах влияют концентрации реагирующих компонентов, давление, тем­пература и перемешивание.

Подавляющее большинство реакций протекает в несколько ста­дий. Скорость всей реакции обычно лимитируется скоростью самой медленной стадии, которая и определяет порядок реакции.

Классический пример параллельных химических реакций — окис­ление аммиака в производстве азотной кислоты.

При последовательных реакциях образовавшийся промежуточный продукт в результате дальнейших реакций дает конечный продукт. Последовательно происходят многие реакции органического синтеза, например хлорирование, нитрование, суль­фирование и окисление углеводородов.

Влияние давления. Повышение давления ускоряет газо­вые реакции аналогично повышению концентрации реагентов, так как с ростом давления увеличиваются концентрации компонентов.

Небольшое повышение давления мало влияет на скорость про­цессов в жидкой фазе, однако скорости многих реакций в жидкой среде сильно увеличиваются при весьма высоких давлениях. Так, при давлении в несколько сотен мегапаскалей скорость процессов полимеризации некоторых мономеров увеличивается в десятки раз.

Влияние температуры. Повышение температуры вызы­вает ускорение гомогенных реакций в соответствии с уравнением Аррениуса.

При повышении температуры ускоряются и диффузионные про­цессы. Однако повышение температуры ограничивается условиями равновесия, возникновением побочных реакций и другими причи­нами. Для всех процессов стремятся установить наиболее рациональную температуру, при которой затраты на нагревание окупаются ускорением процессов.

Влияние перемешивания. Перемешивание имеет наибольшее зна­чение для жидкостных процессов, поскольку скорости диффузии в жидкостях в десятки и сотни тысяч раз меньше, чем в газах.

Реакторы для гомогенных процессов. Основные типы гомогенных реакторов приведены на рис. 2.

Газофазные процессы проводят, как правило, в камерных и труб­чатых реакторах. Часто применяют пламенные реакторы — горелки и камеры сгорания, в которых для смешивания газовых реагентов имеются специальные устройства — сопло, эжектор, центробежный смеситель и др. Камерные реакторы используются для синтеза хлороводорода (рис. 2а), для сжигания серы, термического хло­рирования метана (рис. 2б), термоокислительного пиролиза ме­тана и др.

По гидродинамическому режиму некоторые камерные реакторы, например с центробежным смесителем (рис. 2в), при­ближаются к полному смешению, а некоторые — к идеальному вы­теснению (рис. 2а). Камерные реакторы обычно футерованы кис­лотоупорным или жароупорным материалом; горелки выполняют из легированных сталей или специальных металлов (например, тантал для синтеза НС1 из элементов). Трубчатые реакторы выполня­ют в виде газовых теплообменников (рис. 2г) или охлаждаемых реакторов типа труба в трубе (рис. 2д) и работают при режиме идеального вытеснения.

Для проведения жидкофазных процессов наиболее характерны реакторы с различными перемешивающими устройствами. Периоди­ческие процессы ведут обычно в одиночных резервуарах с меха­ническими мешалками и другими видами перемешивания (рис. 2е) или в автоклавах. Для непрерывных жидкофазных процессов применяют проточные реакторы — одиночные с перемешиванием (рис. 2ж), каскад реакторов с мешалками (рис. 2з), а также реакторы вытеснения такие же, как и для газофазных процессов, например охлаждаемый трубчатый реактор вытеснения (рис. 2д). Жидкофазные гомогенные реакторы применяются для реакций об­мена в растворах (например, нейтрализация), этерификации, диазотирования, полимеризации, поликонденсации и др.

ЗАКОНОМЕРНОСТИ ГЕТЕРОГЕННЫХ ПРОЦЕССОВ

Гетерогенные процессы характеризуются наличием двух или более взаимодействующих фаз, поэтому они протекают с переносом веще­ства через поверхность раздела фаз. При этом межфазный массоперенос может быть или самостоятельным процессом, или сопро­вождать химическое превращение взаимодействующих компонен­тов. В первом случае происходят чисто физические или физико-хи­мические изменения, такие, как абсорбция, адсорбция, десорбция, кристаллизация, испарение, плавление и т. п., а во втором — хими­ческие реакции, осложненные массообменом.

Равновесие и скорость гетерогенных процессов. Эти параметры представляют собой функцию многих переменных, и поэтому количественная оценка гетерогенных процессов весьма сложна.

Равновесие в гетерогенных химических про­цессах, так же как и в гомогенных, определяет выход готового продукта. На гетерогенное равновесие влияют температура, давле­ние, концентрация реагирующих компонентов и т. п. Равновесие фаз определяется правилом фаз.

Для определения фазового равновесия, в особенности в системах жидкость — твердое (Ж—Т), применяют диаграммы фазового со­стояния.

Реакторы для гетерогенных превращений в системе Г—Ж. Такие реакторы являются типовой химической аппаратурой, в которой на химических заводах осуществляют как физические процессы и опе­рации (испарение, дистилляцию и ректификацию, промывку газов, теплообмен), так и хемосорбционные процессы (в производстве минеральных кислот, соды, органических веществ). Основные типы реакторов для взаимодействий между жидкостями и газами пока­заны на рис. 3.

Реакторы типа а—б работают при режиме, близ­ком к идеальному вытеснению, ве — при режиме вытеснения по газу и смещения по жидкости, а жи — при режиме, близком к полному смешению. Фактически все эти реакторы работают при промежуточных режимах, в той или иной мере приближающихся к идеальным моделям перемешивания.

Конструктивное оформление реакторов для осуществления газожидкостных процессов (Г—Ж) зависит от принятого метода раз­вития поверхности контакта газовой и жидкой фаз, т. е. приемом увеличения поверхности жидкой фазы.

Насадочная колонна (башня с насадкой) является пле­ночным реактором (рис. 4).

Жидкость распределяется по поверх­ности насадочных тел тонкой пленкой и стекает вниз противотоком взаимодействующему с ней газу. Иногда применяется прямоток. Реактор состоит из колонны, колосниковой решетки, поддержи­вающей насадку, насадки и оросительного устройства. Насадка должна иметь большую удельную поверхность, большой свободный объем, быть легкой, механически прочной и дешевой. Кроме того, насадка должна оказывать минимальное сопротивление потоку га­за и хорошо смачиваться жидкостью. Применяется насадка различ­ной формы: кольца из стали или керамики с равными размерами высоты внешнего диаметра (hXd=100xl00 или 50X50 или 25Х25 мм). Для интенсификации работы реактора увеличивают ско­рости потоков газа и жидкости.

Насадочные колонны — наиболее распространенные реакторы для абсорбционно-десорбционных процессов, их широко применяют в производстве серной кислоты, азотной кислоты, при пере­работке коксового газа, в ряде производств органического синтеза и т. п.

Барботажный реактор (рис. 5) может иметь от одной до нескольких десятков колпачковых или ситчатых тарелок в за­висимости от характера процесса Г—Ж, от заданного КПД реак­тора и требуемой селективности. На каждой тарелке происходит диспергирование газа в объеме жидкости путем барботажа, т. е. пропускания пузырьков газа через слой жидкости, протекающей по тарелке. На каждой тарелке фазы взаимодействуют по принципу перекрестного тока, но по высоте колонны соблюдается принцип противотока. Барботажные реакторы тоже широко применяются в химической технологии — при концентрировании кислот в произ­водстве соды, при переработке нефти, для процессов дистилляции и ректификации, в технологии органических веществ. Эти реакторы конструктивно более сложны, чем колонны с насадкой, их эксплуа­тация связана с большими затратами, но они обеспечивают более высокие расходы жидкости и газа, работают более интенсивно, обеспечивают возможность тонкого разделения жидких смесей.

Полая башня с разбрызгиванием жидкости представлена на рис. 6. В реакторах такого типа (а также в полых камерах с разбрызгиванием жидкости) развитие поверхности жидкой фазы происходит ее диспергированием, т. е. разбрызгива­нием, распылением пневматическим или механическим путем в объ­еме или потоке газа. Полый колонный реактор с разбрызгиванием жидкости применяется, например, в производстве серной кислоты.

 

Пенные аппараты (рис. 7) по интенсивности работы значительно превосходят барботажные при меньшем расходе энер­гии. В пенных аппаратах поток газа проходит снизу вверх через решетку с такой скоростью, при которой силы трения газа о жид­кость уравновешивают ее массу. В результате образуется взвешен­ный слой подвижной пены в виде быстро движущихся пленок, ка­пель, струй жидкости, тесно перемешанных с пузырьками и струй­ками газа. Скорость газа в сечении аппарата может составлять от 1 до 4,5 м/с (в 2—4 раза больше, чем в барботажных аппаратах). При более высоких скоростях газа взвешенный слой пены разру­шается и уносится с газом в виде потока взвеси капель. При скорости газа менее чем 1 м/с жидкость протекает через решетку и работа аппарата нарушается.

ПРОЦЕССЫ И РЕАКТОРЫ в системе газ —твердое (г —т)

Некаталитические процессы в системе Г—Т широко применяются в химической промышленности. К ним относятся адсорбция и десорбция газов на твердых сорбентах, возгонка и конденсация паров твердых веществ, пиролиз твердого топлива, различные виды обжига твердых материалов. Наиболее характерны для системы Г—Т обжиг твердых материалов и адсорбционные процессы. Обжиг — это высокотемпературная обработка зернистых твер­дых материалов с целью получения твердых и газообразных про дуктов, а также для придания твердым материалам механической прочности (технология силикатов). При обжиге могут идти разно­образные физико-химические процессы — пиролиз, возгонка, диссо­циация, кальцинация и др. — в сочетании с химическими реакциями в твердой фазе, между газообразными и твердыми реагентами, а также в газовой фазе. В процессе обжига происходит частичное расплавление твердых веществ с образованием жидкой фазы, которая взаимодействует с другими фазами. Одно из основных превращений при обжиге — это термическая диссоциация твердых веществ.

Адсорбция — это процесс поглощения газов поверхностью твердых сорбентов. Адсорбция газов применяется для улавливания ценных летучих растворителей. Последующей десорбцией (отдувкой) адсорбированных растворителей производят их регенерацию (рекуперацию). Адсорбция применяется для очистки воздуха от токсичных газов и паров, для разделения сложных газовых смесей на компоненты и т. д. Адсорбция и десорбция играют видную роль в гетерогенном катализе, так как являются стадиями каталитичес­кого превращения вещества. Адсорбционные процессы происходят только на поверхности твердого сорбента.

Основные типы реакторов для процессов в системе Г—Т.Эти реакторы показаны на рис. 8.

Некоторые производственные вы­сокотемпературные процессы проводятся в автоклавах, контактных аппаратах, котлах, выпарных аппаратах и т. п. Большинство некаталитических процессов между твердыми и газообразными вещест­вами основано на химических реакциях и осуществляется при высоких температурах. Химические реакторы, применяемые для таких процессов, имеют общие характерные особенности и называ­ются печами.

 

Промышленной печью называется аппарат, в котором за счет горения топлива и других химических превращений или приме­нения электрической энергии вырабатывается теплота, используе­мая для тепловой обработки различных веществ, которые при этом претерпевают ряд физических и химических превращений. Промышленные печи классифицируют по отраслям производст­ва, по технологическому назначению, источнику тепловой энергии, способу нагрева, способу загрузки сырья и т. п.

Классификация промышленных печей по принципу их устройства и работы

  Типы печей   Название печей Для каких процессов применяются
1. Шахтные   1. Доменная   2. Печи цветной металлургии   3. Известковая   4. Газогенератор Выплавка чугуна   Выплавка меди, свинца, никеля     Разложение карбонатов   Газификация твердого топлива  
II. Полочные Механическая   Обжиг колчедана, руд цветных металлов и солей  
III.С распылением твердого материала   1. Печь пылевидного обжига 2. Сушило       Обжиг колчедана и руд цвет-ых металлов   Сушка материалов  
IV.Взвешенного (кипящего) слоя 1. Обжиговая 2. Регенератор 3. Газогенератор 4. Печь крекинга 5. Сушило Обжиг колчедана, руд цвет­ных металлов, известняка Выжигание углерода спо­верхности катализатора Газификация и пиролиз твер­дого топлива Разложение тяжелых нефтя­ных фракций Сушка зернистых материа­лов и паст  
V. Барабанные вращающиеся 1. Цементная 2. Спекания 3. Кальцинации 4. Обжиговая 5. Сушило Пр-во цементного клинкера Пр-во глинозема Обезвоживание глинозема Разложение гидрокарбоната натрия Обжиг колчедана, глины, доломита, восстановление сульфатов Сушка различных материалов    
VI. Туннельные 1. Обжиговая 2. Пиролиза 3. Плавильная 4. Сушило Обжиг огнеупоров и корамики Пиролиз древесины, сланца Плавка серной руды Сушка огнеупорных и керамических изделий
VII.Камерные 1. Обжиговая 2. Отжиговая 3. Кольцевая 4. Коксования 5. Сушило Обжиг керамики Отжиг стекла Обжиг огнеупоров, строительного кирпича и т.д.   Коксование твердого топлива Сушка огнеупоров и керамики

 

Некоторые типовые печи.Наиболее распро­странены шахтные, барабанные вращающиеся, ванные и электриче­ские печи.

Шахтные печи представляют собой топливные печи прямого на­грева с выделением теплоты в самом нагреваемом материале за счет окисления твердого топлива, входящего в состав сырьевой смеси (шихты). Шихта образует в печи фильтрующий слой и дви­жется противотоком дутью — газам, реагирующим с шихтой на по­верхности и в порах кусков. Обе фазы находятся при режиме, близ­ком к идеальному вытеснению.

Типичным представителем шахтных печей служит доменная печь.

Доменные печи (рис. 9) состоят из следующих основных частей: засыпного аппарата, колошника, шахты, распара, заплечи­ков, горна, фурм и лещади. При помощи засыпного аппарата шихту загружают в колошник каждые 10—15 мин. Из колошника через газоотводы отводят газ. Сырьевая шихта движется вниз по шахте, имеющей вид усеченного конуса, подогревается, после чего происхо­дят процессы восстановления железа. В горн через фурмы вдувают горячий воздух для горения топлива. В области фурм температура достигает 1600—1800°С. Восстановленное в области распара (900°С) и заплечиков (1000°С) металлическое железо проходит зону высоких температур, плавится, насыщается углеродом и сте­кает в горн в виде чугуна. Шлак и чугун периодически выводятся из печи через летки. Стальной кожух доменной печи футеруется огнеупорным шамотным кирпичом. Огнеупорная футеровка охлаж­дается специальными холодильниками. Производительность домен­ных печей повышается увеличением их рабочего объема. Современные доменные печи имеют объем до 5000 м3 и обеспечивают вы­плавку стали до 4 млн. т в год.

Барабанная вращающаяся печь представляет собой стальной барабан, футерованный огнеупорным кирпичом и установ­ленный на опорных роликах под небольшим уклоном к горизонта­ли.

Барабан вращается вокруг своей оси со скоростью 0,5— 2,0 об/мин при помощи венцовой шестерни и привода от электромо­тора. При вращении происходит развитие реакционной поверхности и перемешивание твердых и газообразных реагентов; твердые ма­териалы пересыпаются в потоке газа.

Барабанные печи чаще всего представляют собой агрегаты пря­мого нагрева, т. е. обогреваемые главным образом непосредствен­ным соприкосновением обжигаемого материала с факелом и раска­ленными топочными газами. Барабанные вращающиеся печи отличаются большими размерами (длина до 200 м, диаметр до 5 м), высокой производительностью, простотой устройства и обслужива­ния, устойчивостью в работе. По этим причинам барабанные печи широко распространены и служат типовыми печами и сушилками, применяемыми в производстве цемента и других силикатных мате­риалов, глинозема, соды, щелочей, солей и многих других. На рис. 10 изображена барабанная вращающаяся печь для производства цементного клинкера. Исходная шихта (сырьевая смесь) загружает­ся в верхнюю часть печи и движется противотоком топочным газам, образующимся при сжигании газообразного, жидкого или пылевид­ного топлива, подаваемого в нижнюю часть печи. Сырьевая смесь проходит в печи зоны сушки, кальцинации (900—1200°С), спекания (1300—1450°С) и охлаждения. Спекшийся материал (клинкер) вы­гружается в нижнем конце — головке печи.

По такому же принципу работают барабанные печи в других производствах. Некоторые из них (например, печь кальцинации соды) могут работать по принципу прямотока.

Туннельная (канальная) печь (рис. 11) представляет собой канал длиной до 200 м, выложенный из огнеупорного кирпи­ча.

Внутри канала по рельсам движутся вагонетки с обжигаемым материалом или изделиями навстречу потоку топочных газов (зоны подогрева и обжига), а затем потоку воздуха (зона охлаждения). Это топливные печи прямого нагрева — в зоне обжига сгорает при­родный газ или мазут. Туннельные печи широко применяют для обжига огнеупоров и других керамических изделий.

Ванными называются печи, в которых твердый материал пла­вится и подвергается дальнейшей термической и химической пере­работке в жидком состоянии. Это топливные печи прямого нагрева; теплота передается нагреваемому материалу конвекцией от горения газов и лучеиспусканием от факела горения топлива, раскаленных стен и свода печи.

Ванные печи широко применяют в производстве сталей, цветных металлов, в стекловарении. В наиболее распространенных ваннах отражательных печах теплопередача осуществляется «отражением» теплоты от факела горящего топлива и нагретого свода к нагреваемому материалу. Примером таких печей может служить стекловаренная печь (рис. 12).

 

Электрические печи подразделяют на печи сопротивления, цуговые, комбинированные и индукционные.

В печах сопротивления проводником тока, обладающим большим сопротивлением, может служить или обжигаемый материал (прямой нагрев), или специальные проводники (косвенный нагрев), в дуговых печах нагрев материала осуществляется за счет теплоты дуги, которая образуется или между электродом и нагреваемым материалом (прямой нагрев), или между двумя электродами (косвенный нагрев). Комбинированные печи работают на сочетании обоих принципов, т. е. с использованием дуги и сопротивления ма­териала. Так, например, электродуговая печь прямого нагрева для производства карбида кальция (рис. 13) представляет собой металлический корпус, выложенный огнеупорным кирпичом. В свод печи вставлены электроды. Нижний под печи, имеющий уклон к месту выгрузки карбида, выложен угольными блоками. Около элек­тродов расположены отверстия для подачи шихты. Реакционные газы отводятся через патрубки, а расплав карбида — через летку. Мощность современных карбидных печей достигает 40 тыс. кВт.

ПРОЦЕССЫ И РЕАКТОРЫ ДЛЯ СИСТЕМЫ ТВЕРДОЕ —ЖИДКОСТЬ (Т —Ж)

Многие химические производства основаны на процессах с участи­ем твердых и жидких реагентов — адсорбция и десорбция твердыми поглотителями растворенных веществ, растворение и кристаллизация из растворов, плавление и кристаллизация из расплавов, поли­меризация жидких мономеров в твердые полимеры, диспергирование твердых тел в жидкости и многие другие.

Адсорбцией на активированном угле, силикагеле, цеолитах, и других адсорбентах извлекают металлы из растворов, очищают смазочные масла и другие нефтепродукты, осветляют технические растворы, выделяют йод из буровых вод. Большое значение как сорбенты имеют высокомолекулярные ионообменные смолы, при помощи которых ведут такие крупномасштабные операции, как умягчение воды, извлечение урана из растворов и пульп, очистку от примесей формалина, спиртов, сахаров, вин. Десорбцией получают уловленные вещества в более концентрированном виде, одновре­менно регенерируя сорбент.

Растворение твердых веществ в жидкостях — один из наиболее распространенных приемов в химической технологии. Условно растворение можно разграничить на физическое и химическое. В первом случае происходит лишь разрушение кристаллической решетки и растворенный компонент может быть снова выделен в твердом виде путем кристаллизации. Такой тип растворения при­меняют в производстве минеральных солей. При химическом раст­ворении при взаимодействии растворителя и растворенного вещест­ва природа его изменяется и кристаллизация вещества в первона­чальном виде, как правило, невозможна. Характерным примером может служить растворение металлов в кислотах при травлении поверхности металлов, при получении медного купороса из медных отходов и серной кислоты.

Особое значение в технологии имеет избирательное растворение твердых веществ — экстрагирование и выщелачивание, основанные на разной растворимости компонентов смеси в различных растворителях. Процессы растворения, экстрагирования и вы­щелачивания на практике обычно сопровождаются кристаллизаци­ей из растворов. Кристаллизация особенно широко применяется в производстве солей и минеральных удобрений, в металлургии.

Равновесие в системе Т—Ж описывается правилом фаз и выра­жается диаграммами фазового состояния. На расчетах с помощью фазовых диаграмм основана технология силикатных материалов, технология минеральных солей, кальцинированной соды. Для обра­тимых химических процессов с участием твердых и жидких реаген­тов равновесие характеризуется константами равновесия химиче­ских реакций в жидкой фазе.

Реакторы для процессов Т—Ж (рис. 14), так же как реакторы Ж—Г, являются типовой химической аппаратурой.

 

В них производят как физические операции (растворение, экстрагирование, кристаллизацию), так и химические процессы. Приемы развития поверхности контакта фаз и их относительного переме­щения зависят от изменений, претерпеваемых твердой фазой. При изменении размеров и формы твердых частиц (растворение) ши­роко применяют реакторы с перемешивающими устройствами. Другой прием ускорения относительного перемещения фаз — это пропускание жидкости через фильтрующий или взвешенный слой твердого материала. Этот прием применяется и тогда, когда твер­дые частицы не изменяют форму и размер (ионообмен).

ПРОЦЕССЫ В СИСТЕМАХ ТВЕРДОЕ— ТВЕРДОЕ (Т — Т), ЖИДКОСТЬ —ЖИДКОСТЬ (Ж —Ж) И МНОГОФАЗНЫЕ

Процессы с участием двух твердых фаз и более (Т—Т) обычно представляют собой спекание твердых веществ при их об­жиге. Спекание — это получение твердых пористых кусков из пы­левидных или порошкообразных материалов при их нагреве до температуры ниже температуры плавления. Спекание применяется при агломера­ции руд в порошковой металлургии, в производстве глинозема (оксида алюминия); особенно широко процессы спекания исполь­зуют в технологии силикатных материалов и изделий — вяжущих веществ, керамики, огнеупоров и др.

Процессы, происходящие между реагентами в двух несмешивающихся жидких фазах (Ж—Ж), включают экстрагирование, эмульгирование и деэмульгирование. Экстрагирование основано на избирательной растворимости жидко­стей в различных растворителях. Оно применяется в том случае, если ректификация жидкой смеси невозможна (низкая термиче­ская стойкость, близость температур кипения компонентов и др.). Экстрагирование используется при очистке нефтепродуктов, при извлечении фенола из надсмольных и сточных вод коксования и полукоксования, в производстве анилина, брома, иода. Эмульгирование — процесс диспергирования одной жидкости в другой, а д е э м ул ьг и р о в а н и е — расслоение эмульсий на ис­ходные жидкости. Эмульсии и, следовательно, эмульгирование применяют в производстве лекарств, пищевых продуктов, пигмен­тов и красок, а также для получения многих высокомолекуляр­ных соединений методом эмульсионной полимеризации. Примером деэмульгирования может служить обезвоживание нефти путем разрушения ее эмульсии с водой с применением ультразвука или других методов.

Реакторы для гетерогенных жидкофазных процессов аналогич­ны гомогенным реакторам. Они обычно имеют пе­ремешивающие устройства и внутренние теплообменники. В про­мышленности для взаимодействия несмешивающихся жидкостей используют реакторы периодического и непрерывного действия, единичные и каскады. Экстрагирование осуществляют также в колоннах с насадкой или ситчатыми полками, при противоточном режиме движения жидких фаз: тяжелая жид­кость сверху вниз, а легкая — снизу вверх.

 

 

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
КЛАССИФИКАЦИЯ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКТОРОВ | Каталитические процессы и реакторы


Дата добавления: 2016-09-26; просмотров: 2797; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ


Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2021 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей.
Генерация страницы за: 0.043 сек.