Плазмохимический реактор

Аппарты с внутренним теплообменном

Примером может служить газофазного нитрования пропана рис. 3.2. Это цилиндрический аппарат поз.2 адиабатического типа не имеющих теплообменных устройств. Тепло расходуется на нагрев исходного углеводорода и испарение исходной азотной кислоты которую впрыскивают в реакционное пространство через форсунки расположенные в разных точках по высоте аппарата. Этим достигается большой избыток углеводорода по отношению к кислоте во всем объеме реактора, а также предотвращается возможность образования взрывоопасных смесей перегревов и слишком глубокого окисления. Перегретый пропан в подогревателе поз.1 поступает вниз реактора температура до 350-450 °С продукты нитрования и окисления вместе с не прореагировавшим пропаном выходят сверху колонны и поступают в холодильник поз.3.

Для проведения химических процессов используется низкотемпературная плазма, а именно от 1000-7000 К. Химические реакции в услових плазмы протекают практически мгновенно в настоящее время в плазме получают ацетилен, окислы азота, фторуглеродные соединения. Плазмохимические реакторы имеют малые размеры и требуют низких капитальных вложений рис. 3.3

Длительность работы таких реакторов определяется скоростью износа электродов. Износ возникает из-за тепловых перегрузок. Срок работы электродов не превышает 500 часов. В качестве материала электродов используются медь, графит, молибден, вольфрам, цирконий, гафний. Плазмохимический реактора состоим из трех узлов: плазмотрона, реакционного объема и закалочного устройства.

В плазмотроне в электрической дуге газ нагревается до высокой температуры с образованием плазмы. Реакционный объем используется для реакции в плазме. В закалочном устройстве температура резко снижается для предотвращения разложения образовавшихся продуктов. Генераторы плазмы могут быть плазменно-дуговыми или электродуговыми, высокочастотно-емкостные или высокочастно-индуктивные. В качестве химических реактор наиболее распространены электродуговые плазмотроны, которые по сравнению с высокочастотными имеют высокие значения КПД до 80% и большой ресурс работы электродов до 300 часов. Для обеспечения непрерывной работы на каждой технологической линии устанавливаются два реактора работающие попеременно.

Закалка может осуществляется:

1. Распыляемой водой

2. Распыляемыми углеводородами

3. Распыляемым маслом

При первом варианте продолжительность закалки составляет тысячные доли секунды.

Недостатки:

1. Высокий расход электроэнергии

2. Образование на электродах сажи и кокса, снижающих эффективность процесса.

Дата добавления: 2014-01-07