Аппаратурное оформление каталитических процессов

Аппараты для гомогенных газовых реакций могут быть камерами, колонками, трубчатыми теплообменниками и т. д. Их называют контактными аппаратами. Контактные аппараты должны работать непрерывно, обладать высокой интенсивностью, обеспечивать режим процесса, близкий к оптимальному, в особенности температурный, иметь простую конструкцию и легко обслуживаться (т. е. довольно противоречивые требования).

Классификация

1. По фазовому признаку – газофазный, жидкофазный, с твердым или жидким катализатором. Подавляющее число промышленных процессов осуществляют в газовой фазе на твердых катализаторах.

2. По температурному режиму:

- адиабатические

- изотермические

- политропические

3. По степени перемешивания различают предельные режимы;

- идеального смешения, или полного смешения

- идеального вытеснения

- неполного смешения, которые фактически существуют и характеризуются диффузионной моделью.

4. По гидродинамическому режиму зернистого катализатора с потоком газа

- с неподвижным слоем катализатора (фильтрующим)

- со взвешенным (кипящим) слоем катализатора

- с непрерывно движущимся катализатором по всей высоте объема.

В эту классификацию не вошли аппараты поверхностного контакта в виде труб или сеток, через которые пропускается газ.

При поверхностном контакте поверхность катализатора мала. Поэтому аппараты такого типа применяют для быстрых экзотермических реакций на высоко активных катализаторах.

сетки

В корпусе аппарата размещены одна над другой несколько сеток, изготовленных из активного для данной реакции металла или сплава. Время контакта составляет тысячные и меньше доли секунды. Просты по устройству и высоко производительны. (Окисление аммиака на палладиево – радиевых сетках, окисление изопропилового спирта до ацетона, окисление ацетона до формальдегида на серебряных сетках),

Аппараты с фильтрующим слоем катализатора – наиболее распространенный тип реактора. В этих реакторах слой катализатора или несколько слоев лежат на решетчатой опоре или загружены в трубы и через неподвижный слой катализаторов пропускается смесь реагирующих газов при режиме, близком к идеальному вытеснению. Чем выше слой катализатора, тем меньше сказывается осевое перемешивание, тем больше применима к расчету реактора модель идеального вытеснения.

Катализатор имеет форму зерен, таблеток и гранул размером 4-5 мл, так как более мелкие частицы резко повышают гидравлическое сопротивление слоя катализатора.