Конструкции контактных аппаратов

Современные контактные аппараты, используемые для проведения каталитических процессов в промышленности, должны обладать высокой производительностью, обеспечивать непрерывность процесса при оптимальных технологических режимах, быть легкими в управлении, поддаваться автоматизации и управлению с помощью ЭВМ.

По способу взаимодействия газов с катализатором контактные аппараты подразделяются на аппараты: с фильтрующим слоем катализатора; со взвешенным (кипящим) слоем катализатора; с пылевидным катализатором. В промышленности широкое применение нашли аппараты с фильтрующим слоем катализатора. К этой группе относятся емкостные, трубчатые и полочные контактные аппараты, принцип действия которых основан на фильтрации газа через слой неподвижного катализатора (рисунок 3.24). На этом принципе основана работа большинства контактных аппаратов. Причем катализатор может находиться в виде металлических сеток, натянутых по ходу движения газа (рисунок 3.24, а), трубчатых контактных аппаратов (рисунок 3.24, б) или в виде твердых тел различной формы, располагаемых на перфорированных решетках (рисунок 3.24, в).

Газы поступают в аппарат сверху или снизу. При подаче газа снизу (под решетку) его скорость не должна превышать скорость псевдоожижения катализатора, иначе он может переходить во взвешенное состояние. Достоинством этих аппаратов является простота конструкции, к недостаткам следует отнести отсутствие теплообмена, что позволяет проводить в них только те реакции, которые сопровождаются небольшими тепловыми эффектами. Для полноты протекания процесса в одном аппарате может быть установлено несколько слоев контактной массы (рисунок 3.24, а).

Многослойные полочные контактные аппараты чаще всего устанавливают, когда имеется необходимость очищаемый газ между слоями подвергать дополнительной обработке (нагреванию, охлаждению, увлажнению и т.д.). Нагревание или охлаждение газа проводят с помощью теплообменников, монтируемых внутри аппарата между слоями катализатора. Это позволяет вести процесс при оптимальном температурном режиме на каждой полке. Для этой же цели используют трубчатые контактные аппараты, где в трубках расположен катализатор, а в межтрубном пространстве - теплоноситель или хладагент.

Рисунок 3.24 - Схема контактных аппаратов с фильтрующим слоем катализатора

Часто теплообмен при катализе производят в трубках Фильда, устанавливаемых непосредственно в слое катализатора. Охлаждение или нагрев газа в процессе катализа может осуществляться также путем ввода между слоями катализатора нагретого (холодного) газа или воздуха. К этому же типу следует отнести контактные аппараты, у которых катализатор выполнен в виде составных керамических, проницаемых для газа блоков. Блоки укладываются на решетки и перекрывают свободное сечение аппарата, располагаясь в один или несколько параллельных рядов.