38
Vegyipari műveletek III. Kémiai reaktorok

Vegyipari műveletek III. Kémiai reaktorokvm2.kkft.bme.hu/praktikum/kemiai_reaktorok.pdf · Alumínium-szilikát ásvány Riolittufák kristályosodott változatai Képesek gázokat,

  • Upload
    others

  • View
    3

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Vegyipari műveletek III. Kémiai reaktorokvm2.kkft.bme.hu/praktikum/kemiai_reaktorok.pdf · Alumínium-szilikát ásvány Riolittufák kristályosodott változatai Képesek gázokat,

Vegyipari műveletek III.Kémiai reaktorok

Page 2: Vegyipari műveletek III. Kémiai reaktorokvm2.kkft.bme.hu/praktikum/kemiai_reaktorok.pdf · Alumínium-szilikát ásvány Riolittufák kristályosodott változatai Képesek gázokat,

Reaktorok csoportosítása I

Kevert tartályreaktor

Szakaszos Félfolyamatos Folyamatos

• Izoterm• Adiabatikus• Hűtött

• Reaktáns adagolása• Termék elvétele• (csak izoterm!)

• Izoterm• Adiabatikus• Hűtött

Page 3: Vegyipari műveletek III. Kémiai reaktorokvm2.kkft.bme.hu/praktikum/kemiai_reaktorok.pdf · Alumínium-szilikát ásvány Riolittufák kristályosodott változatai Képesek gázokat,

Reaktorok fűtése

Hőcserélővel

CsőkígyóvalFűtőköpennyel

Page 4: Vegyipari műveletek III. Kémiai reaktorokvm2.kkft.bme.hu/praktikum/kemiai_reaktorok.pdf · Alumínium-szilikát ásvány Riolittufák kristályosodott változatai Képesek gázokat,

Lampart- Zománcozott reaktorok

Duplikátoros készülékek: 63-10000 literFélcső-köpenyeskészülékek: 630-8000 liter

Page 5: Vegyipari műveletek III. Kémiai reaktorokvm2.kkft.bme.hu/praktikum/kemiai_reaktorok.pdf · Alumínium-szilikát ásvány Riolittufák kristályosodott változatai Képesek gázokat,

Pfaudler reaktorok

300-15 000 gallon kapacitásEllenálló felület

(1 gallon=3,79 liter)

Clamp top 5-500 gallon kapacitás

Page 6: Vegyipari műveletek III. Kémiai reaktorokvm2.kkft.bme.hu/praktikum/kemiai_reaktorok.pdf · Alumínium-szilikát ásvány Riolittufák kristályosodott változatai Képesek gázokat,

Pfaudler reaktorok

Hűtött reakciókra szén acélbólSzakaszos üzem

Inert felületHűtött reakciókTisztaság, rugalmasság10-500 gallon kapacitás

Page 7: Vegyipari műveletek III. Kémiai reaktorokvm2.kkft.bme.hu/praktikum/kemiai_reaktorok.pdf · Alumínium-szilikát ásvány Riolittufák kristályosodott változatai Képesek gázokat,

Pfaudler felszerelt reaktorok

Page 8: Vegyipari műveletek III. Kémiai reaktorokvm2.kkft.bme.hu/praktikum/kemiai_reaktorok.pdf · Alumínium-szilikát ásvány Riolittufák kristályosodott változatai Képesek gázokat,

Érzékelők a reaktorban

Hőmérséklet mérésSzelepbenTerelőlemezen

pH mérés

Szintmérés

Mintavétel

Page 9: Vegyipari műveletek III. Kémiai reaktorokvm2.kkft.bme.hu/praktikum/kemiai_reaktorok.pdf · Alumínium-szilikát ásvány Riolittufák kristályosodott változatai Képesek gázokat,

Reaktorok

Modern nagynyomású autoklávokErnstErnst HaageHaage

Elektromos vagy olaj hőhordozó

fűtés:

ötvözetek, hastelloy, incoloy, inconel

tantáltitán

Szerkezeti anyag:

max. 750°CHőmérséklet:

max. 2.000 barnyomás:

50 l - 5000 ltérfogat:

Page 10: Vegyipari műveletek III. Kémiai reaktorokvm2.kkft.bme.hu/praktikum/kemiai_reaktorok.pdf · Alumínium-szilikát ásvány Riolittufák kristályosodott változatai Képesek gázokat,

Kaszkádreaktorok

Page 11: Vegyipari műveletek III. Kémiai reaktorokvm2.kkft.bme.hu/praktikum/kemiai_reaktorok.pdf · Alumínium-szilikát ásvány Riolittufák kristályosodott változatai Képesek gázokat,

Reaktorok csoportosítása II

Csőreaktor

Izoterm Adiabatikus Politrop

Page 12: Vegyipari műveletek III. Kémiai reaktorokvm2.kkft.bme.hu/praktikum/kemiai_reaktorok.pdf · Alumínium-szilikát ásvány Riolittufák kristályosodott változatai Képesek gázokat,

Nagynyomású csőreaktorBYCE- Kína

345 MPa, 315°C, D:60 mm

Page 13: Vegyipari műveletek III. Kémiai reaktorokvm2.kkft.bme.hu/praktikum/kemiai_reaktorok.pdf · Alumínium-szilikát ásvány Riolittufák kristályosodott változatai Képesek gázokat,

Nagynyomású csőreaktor (UHDE)

Speciális csövekSpeciális csövekAcél olvasztás: ívkisüléses elektromos kazánbanVákuum alatt gázmentesítésKorróziónak ellenálló (20 év) 1,6 mm vastag réz bevonat

Page 14: Vegyipari műveletek III. Kémiai reaktorokvm2.kkft.bme.hu/praktikum/kemiai_reaktorok.pdf · Alumínium-szilikát ásvány Riolittufák kristályosodott változatai Képesek gázokat,

UHDE csőreaktorokPetrolkémiai ipar számáraElső reaktor (1955):

24 mm átmérő1600 bar10.000 t/a

Napjainkban:70-90 mm átmérő3600 bar-ig300.000 t/a

Page 15: Vegyipari műveletek III. Kémiai reaktorokvm2.kkft.bme.hu/praktikum/kemiai_reaktorok.pdf · Alumínium-szilikát ásvány Riolittufák kristályosodott változatai Képesek gázokat,

Polimerizációs reaktor (UHDE)

Page 16: Vegyipari műveletek III. Kémiai reaktorokvm2.kkft.bme.hu/praktikum/kemiai_reaktorok.pdf · Alumínium-szilikát ásvány Riolittufák kristályosodott változatai Képesek gázokat,

Csőköteges (multitubular) reaktor

Vegyipar, újrahasznosításRögzített ágyas katalizátoros reaktorTöbb ezer katalizátorral töltött cső, körülötte hűtővíz cirkulációNem alakulnak ki „hot spot”-ok

Page 17: Vegyipari műveletek III. Kémiai reaktorokvm2.kkft.bme.hu/praktikum/kemiai_reaktorok.pdf · Alumínium-szilikát ásvány Riolittufák kristályosodott változatai Képesek gázokat,

Katalizátorok-ioncserélő gyanta

Page 18: Vegyipari műveletek III. Kémiai reaktorokvm2.kkft.bme.hu/praktikum/kemiai_reaktorok.pdf · Alumínium-szilikát ásvány Riolittufák kristályosodott változatai Képesek gázokat,

Katalizátorok- ZeolitokAlumínium-szilikát ásványRiolittufák kristályosodott változataiKépesek gázokat, ionokat felvenni-leadniAlkalmas vizek, szennyvizek, oldatok tisztítására, szűrésére A kicsi vagy „karcsú” molekulákat átengedi, a szétágazókat, és nagymolekulákat nem.Fontos szerep a kőolaj finomításban

Page 19: Vegyipari műveletek III. Kémiai reaktorokvm2.kkft.bme.hu/praktikum/kemiai_reaktorok.pdf · Alumínium-szilikát ásvány Riolittufák kristályosodott változatai Képesek gázokat,

Multitubular reaktorokOita- Japán

Page 20: Vegyipari műveletek III. Kémiai reaktorokvm2.kkft.bme.hu/praktikum/kemiai_reaktorok.pdf · Alumínium-szilikát ásvány Riolittufák kristályosodott változatai Képesek gázokat,

Autoterm reaktorok

Page 21: Vegyipari műveletek III. Kémiai reaktorokvm2.kkft.bme.hu/praktikum/kemiai_reaktorok.pdf · Alumínium-szilikát ásvány Riolittufák kristályosodott változatai Képesek gázokat,

Autoterm reaktorok- Szintézis gázSzintézis gáz

Page 22: Vegyipari műveletek III. Kémiai reaktorokvm2.kkft.bme.hu/praktikum/kemiai_reaktorok.pdf · Alumínium-szilikát ásvány Riolittufák kristályosodott változatai Képesek gázokat,

Gáz-folyadék heterogén reaktorok

Folyadék film reaktorok

Gáz diszperzió folyadékban (buborékos reaktorok)

Folyadék diszperzió gáz fázisban

Page 23: Vegyipari műveletek III. Kémiai reaktorokvm2.kkft.bme.hu/praktikum/kemiai_reaktorok.pdf · Alumínium-szilikát ásvány Riolittufák kristályosodott változatai Képesek gázokat,

Folyadék film reaktorok

Töltött oszlop

Csörgedeztető ágyas oszlop (trickle-

bed)

Forgótárcsás kontaktor

Mechanikusan kevert oszlop

Page 24: Vegyipari műveletek III. Kémiai reaktorokvm2.kkft.bme.hu/praktikum/kemiai_reaktorok.pdf · Alumínium-szilikát ásvány Riolittufák kristályosodott változatai Képesek gázokat,

Töltött oszlop

Gáz be

Gáz ki

Page 25: Vegyipari műveletek III. Kémiai reaktorokvm2.kkft.bme.hu/praktikum/kemiai_reaktorok.pdf · Alumínium-szilikát ásvány Riolittufák kristályosodott változatai Képesek gázokat,

Trickle-bed oszlop

Iparban:Kőolaj hidro-deszulfurizációja

katalizátor: kobalt-molibdén; nikkel-wolfram

HidrokrakkolásHidrokezelés

Page 26: Vegyipari műveletek III. Kémiai reaktorokvm2.kkft.bme.hu/praktikum/kemiai_reaktorok.pdf · Alumínium-szilikát ásvány Riolittufák kristályosodott változatai Képesek gázokat,

Vízszintes forgótárcsás reaktor

Page 27: Vegyipari műveletek III. Kémiai reaktorokvm2.kkft.bme.hu/praktikum/kemiai_reaktorok.pdf · Alumínium-szilikát ásvány Riolittufák kristályosodott változatai Képesek gázokat,

Vákuum bepárlás 27

Kavarós filmbepárló I.

Viszonylag könnyen tisztítható merev lapát kialakítás élelmiszeripari és gyógyszeripari célokra.Buss-SMS-Canzler GmbH – típus Luwa

Page 28: Vegyipari műveletek III. Kémiai reaktorokvm2.kkft.bme.hu/praktikum/kemiai_reaktorok.pdf · Alumínium-szilikát ásvány Riolittufák kristályosodott változatai Képesek gázokat,

Kavarós filmbepárló II.

Hajlékony, lengőlapátokRendkívül nagy viszkozitású (35 Pa⋅s!) oldatok bepárlásra is alkalmazható-Buss-SMS-Canzler GmbH – típus Sambay

Page 29: Vegyipari műveletek III. Kémiai reaktorokvm2.kkft.bme.hu/praktikum/kemiai_reaktorok.pdf · Alumínium-szilikát ásvány Riolittufák kristályosodott változatai Képesek gázokat,

Gáz diszperzió folyadékban (buborékoltató reaktorok)

Buborékoltató oszlop

Töltött buborékos oszlop

Tányéros oszlop

Page 30: Vegyipari műveletek III. Kémiai reaktorokvm2.kkft.bme.hu/praktikum/kemiai_reaktorok.pdf · Alumínium-szilikát ásvány Riolittufák kristályosodott változatai Képesek gázokat,

Buborékoltató oszlop

A buborékot egy elosztó biztosítjaFelhasználás:

reaktorabszorberstripper

Hátránya: visszakeveredésvisszakeveredésfolyadék és gázfázisbanIpar:

fehérje előállítás MeOH- és/vagy EtOH-bólszennyvíz kezelés

Page 31: Vegyipari műveletek III. Kémiai reaktorokvm2.kkft.bme.hu/praktikum/kemiai_reaktorok.pdf · Alumínium-szilikát ásvány Riolittufák kristályosodott változatai Képesek gázokat,

Töltött buborékoltató oszlop

Kisebb folyadék visszakeveredés„hold up” a töltésen múlik, általában nagyobb mint nem töltött esetben15-80 %-kalnagyobb érintkezési felület

D= 0.24 m

Page 32: Vegyipari műveletek III. Kémiai reaktorokvm2.kkft.bme.hu/praktikum/kemiai_reaktorok.pdf · Alumínium-szilikát ásvány Riolittufák kristályosodott változatai Képesek gázokat,

Tányéros oszlopIparban: • HNO3 előállítás: NO2 abszorpciója vízben• Levegő tisztítása: Cl2 abszorpció Na2CO3 vagy NaOH

vizes oldatában

Page 33: Vegyipari műveletek III. Kémiai reaktorokvm2.kkft.bme.hu/praktikum/kemiai_reaktorok.pdf · Alumínium-szilikát ásvány Riolittufák kristályosodott változatai Képesek gázokat,

Buboréksapkás tányérok

Page 34: Vegyipari műveletek III. Kémiai reaktorokvm2.kkft.bme.hu/praktikum/kemiai_reaktorok.pdf · Alumínium-szilikát ásvány Riolittufák kristályosodott változatai Képesek gázokat,

Folyadék diszperzió gáz fázisban

Permetezett reaktor

Vízszintes permetezett abszorber

Venturi-mosó

Page 35: Vegyipari műveletek III. Kémiai reaktorokvm2.kkft.bme.hu/praktikum/kemiai_reaktorok.pdf · Alumínium-szilikát ásvány Riolittufák kristályosodott változatai Képesek gázokat,

Venturi-mosóNagy energiájú Nagy energiájú VenturiVenturi--mosómosó

kihasználja, hogy a gáz folyadékfilmként csapja a reaktor oldalához a folyadék fázist.

Rövid kontakt időforró gázok hűtésénélgyors, exoterm reakcióknál

Gáz be

Gáz ki

Gáz be

Gáz ki

Page 36: Vegyipari műveletek III. Kémiai reaktorokvm2.kkft.bme.hu/praktikum/kemiai_reaktorok.pdf · Alumínium-szilikát ásvány Riolittufák kristályosodott változatai Képesek gázokat,

Fluidizációs reaktor

1. Gáz bevezetés2. Gáz elvezetés3. Alsó légtér4. Tartó rács5. Szil. anyag

elvezetése6. Szil. anyag

adagolása7. Ciklon

Page 37: Vegyipari műveletek III. Kémiai reaktorokvm2.kkft.bme.hu/praktikum/kemiai_reaktorok.pdf · Alumínium-szilikát ásvány Riolittufák kristályosodott változatai Képesek gázokat,

Fluid-ágyas reaktorok alkalmazásai:

Kőolajgázolajkerozindiesel olajpropán, propilénbután, butilén, izobutánkrakkolt könnyűbenzingázolaj metanolbólgázolaj polietilénből

Petrolkémiaaceton kinyerésanilin nitrobenzénbőletanol butadiénbőlpolietilénszén gázosításmetilciklohexánkrakkolásmalein-anhidridbuténből, butilénbőlvinilklorid

Egyéb

homok olajmentesítéseipari és kommunális hulladék kezelésradioaktív hulladékok szilárdításastb...

Page 38: Vegyipari műveletek III. Kémiai reaktorokvm2.kkft.bme.hu/praktikum/kemiai_reaktorok.pdf · Alumínium-szilikát ásvány Riolittufák kristályosodott változatai Képesek gázokat,

Köszönöm a figyelmüket!