Комбинирование процессов испарения и конденсации в одном аппарате

Комбинирование экзо- и эндотермических реакций в одном реакционном объеме

Многочисленные процессы получения различных химических продуктов в своей основе имеют эндотермическую реакцию, требующую организации процесса при высокой температуре. При этом селективность процесса, как правило, снижается, в результате чего возрастают не только энергозатраты, но и материалоемкость продукции. Одним из методов, позволяющих улучшить экономичность процесса, является комбинирование экзо- и эндотермических реакций в одном реакторе. Выделяющееся в результате экзотермической реакции тепло используется для проведения эндотермического процесса. В качестве примера можно привести энергосберегающий способ производства уксусного ангидрида. Старый промышленный метод дегидратации уксусной кислоты требует повышения температуры реакционной массы до 600°С. В настоящее время этот процесс осуществляется при комнатной температуре на комплексном палладиевом катализаторе. Недостающее тепло обеспечивается протеканием экзотермической реакции СО + 0,5О₂. Общая схема реакции:

Снижение энергоемкости процесса с одновременным уменьшением металлоемкости рекуперационного оборудования может быть достигнуто при комбинировании в одном аппарате процессов испарения и конденсации. Предназначенный для этих целей аппарат называется термосифоном (рис. 7.10).

Термосифон представляет собой герметически закрытую оребренную полость, частично заполненную теплоносителем, одна часть которой служит испарителем, а другая – конденсатором. При работе термосифона протекают три процесса: испарение теплоносителя за счет соприкосновения о горячим технологическим газом его стенки, конденсация за счет теплообмена с нагреваемым потоком и свободный конвективный тепломассоперенос между зонами конденсации и испарения.

При подведении теплоты теплоноситель кипит, образующийся пар направляется в конденсатор, а конденсат под действием гравитационных сил по стенке движется в испаритель. Термосифоны обладает малым термическим сопротивлением, просты и автономны в работе (не требуют дополнительных затрат на перекачку теплоносителя). Малое термическое сопротивление позволяет передавать большие тепловые потоки при малой разности температур на значительные расстояния. Термосифоны могут быть использованы при утилизации ВЭР для нагрева воздуха, поступающего на сжигание топлива, а также для выработки механической или электрической энергии.

Дата добавления: 2014-11-29