1.3-rasm; Yarim uzluksiz ishlaydigan reaktor
.
1-qobiq, 2-aralashtirgich.
Fisher-Tropsha sintez reaktori
Fisher-Tropsh sintez reaktorini konstrukstiyalashda asosiy vazifalardan biri
katalizator qatlamidan issiqlikni o’tkazish muhim vazifalardan biri hisoblanadi.
Etakchi chet el firmalari tomonidan Fisher-Tropsh sintezini olib borish
uchun qo’zg’almas va qo’zg’aluvchan qatlamli reaktorlar ishlab chiqilgan.
Katalizator yuklanadigan tor uzun trubalar sistemasi bilan ta’minlangan
trubali reaktorni ishlatish oddiy ( -rasm). Sintez-gaz gaz oqimini turbulentligini
hosil qilish uchun trubka orqali yuqori chiziqli tezlik bilan beriladi va yuqori
issiqlik almashinish tezligini ta’minlaydi. Trubalararo bo’shliqda issiqlik
tashuvchi, asosan suv beriladi, reaktordan chiqishda bug’ga aylanadi.
Qo’zg’almas qatlamli katalizator bo’lgan trubali reaktorlar birmuncha
afzalliklarga ega. Bunday reaktorlarni sintez mahsuloti gazsimon yoki suyuqlik
bo’lishidan qat’iy nazar, keng harorat intervalida ishlatish mumkin. Suyuq
mahsulotlarni katalizatordan ajratish muammosi tez hal echiladi. Suyuq mahsulot
katalizator qatlamidan oqib o’tadi va quyi oqimning tutqich-sig’imida o’tgan
gazdan ajratiladi. Shuning uchun bu reaktorlarni yuqori molekulali parafin
uglevodorodlar ishlab chiqarishda qo’llaniladi. H
2
S ning o’tib ketish holatlari
bo’lsa,
uning
qoldig’i
hattoki
tozalangan
sintez-gazda
ham
qoladi,
dezaktivastiyalash asosiy qismdan aktivligini yo’qotmasdan katalizatorning yuqori
qatlamidan ajratib olinadi.
Qo’zg’almas
qatlamli
katalizator
bo’lgan
reaktorning
kamchiligi:
reaktorning balandligi bo’ylab yuqori bosim gradienti kuzatilsa, berilayotgan
sintez-gazining yuqori darajada siqilishida etishmovchilik paydo bo’ladi, bu esa
gazni kompressorlar uchun ortiqcha sarfni talab qiladi.
Fisher-Tropsh reakstiyasining tezligi diffuziya hodisasi bilan aniqlanadi, va
jarayon intensivligi katalizator zarrachalarining o’lchamini kichiklashtirish yo’li
bilan oshiriladi. Ba’zan kichik o’lchamli katalizator qo’llanilganda reaktor kesimi
bo’ylab bosim gradientining oshishi kuzatiladi. Shuning uchun reaktor ish
effektivligini oshirishda optimal katalizator zarrachalari o’lchami va bosim
gradientini ta’minlash kerak.
Sasol firmasida qo’laniladigan temir katalizatori yuqori zichlikka ega va
ma’lum og’irlikdagi qatlamda turbulentlik hosil qilish uchun yuqori gaz tezligi
talab qilinadi. Yuqori gaz tezligida gaz zarrachalarining yuza qatlami kichik
bo’lib, issiqlik almashinish qurilmasining devorida va zarracha yuzasida
diffuziyalanishning
chegaralanishini
kamaytiradi.
Shuningdek,
og’irlik
zarrachalarining ishqalanishi issiqlik almashinish yuzasida suyuqlik yoki gaz yuza
qatlamini minimumga erishishiga sabab bo’ladi. Issiqlik almashinish osonlashadi
va issiqlik almashgich trubalarining devoriga issiq katalizator zarrachalarining
urilishi tezlashadi. Bu ko’rsatkichlar mavhum qaynash qatlamli katalizator bo’lgan
reaktorlarda qo’zg’almas qatlamli katalizator bo’lgan reaktorlardagiga nisbatan
issiqlik almashinish yuqori samaradorlikka ega. Mavhum qaynash qatlamli
katalizator bo’lgan reaktorda issiqlik almashinish doirasi kichik. Shuningdek, bu
reaktorda gaz tezligining ortishi bilan bosimning tushishi ortib bormaydi. Ushbu
sharoitda reaktordagi bosimning tushishi mavhum qaynash qatlamli katalizator
massasiga proporstional.
Mavhum qaynash qatlamli katalizator bo’lgan sanoat reaktorida chiziqli
tezlikning
yuqori
bo’lganligi
turbulent
rejimni
ta’minlaydi,
aralashish
stirkulyastiyasi tezlashadi. Natijada bu reakstiya zonasi izotermik hisoblanadi.
Qattiq zarrachalar qatlamining mavhum qaynashi suyuqlik oquvchanlikka
ega bo’lishini, reaktorga yangi katalizator qismini qo’shib turish qulaygini,
eskisini, ya’ni ishlatilgan katalizatorni esa reakstion zonadan uzluksiz chiqarilib
turishini ta’minlaydi. Shunday qilib katalizatorni reakstion zonada bo’lish vaqtini
kamaytirish mumkin, natijada sintezni olib borishda ishga qobiliyatli katalizator
gaz konversiyasini yuqori darajada bo’lishini ta’minlaydi. Katalizatorni chiqarib
olish va qo’shishning oddiyligi reaktorga qaytarish vaqtini ahamiyatli darajada
qisqartiradi (ishni tugallashdan ishni boshlanishigacha bo’lgan vaqt oralig’i).
Bu turdagi reaktorning muhim kamchiligi kichik o’lchamga (100 mkm) ega
bo’lgan gaz zarrachalaridan o’tgan katalizator zarrachalarini maksimal darajada
to’liq ajratish qiyin. Katalizator zarrachalarini ajratish uchun reaktordan keyin
o’rnatilgan stiklon qo’llaniladi. 99% ajratish darajasida ham stiklonda katalizatorni
yo’qotish muhim ahamiyatga ega. Shuning uchun katalizator changini ushlab
qolishda qo’shimcha yog’li skrubberlar o’rnatish zarur. Gazdan o’tgan katalizator
zarrachalarini ajratish samaradorligini oshirish uchun g’ovaksimon metall filtrdan
foydalanish tavsiya qilinadi.
Reaktorda katalizator stirkulyastiyasida ishchi zonadagi mavhum qaynash
qatlamida chiziqli tezlik juda yuqori, temir katalizatorini abraziv ta’siri natijasida
eroziya kuzatiladi, u holda bu zonada reaktor devorini keramika himoya qatlami
bilan qoplash talab etiladi. Bunday zonaning bo’lishi va uni doimiy texnik
nazoratda boshqarilishi reaktorda bo’lish vaqtini va jarayonni olib borilish sarfini
oshiradi.
Cuspenzion – reaktor-mavhum qaynash qatlamli katalizator bo’lgan
reaktorning boshqacha yaratilgani. Bu erda katalizator mayda zarrachalari suyuq
fazada suspenziyalangan, u orqali gaz barbotajlanadi, katalizatorning mavhum
qaynash qatlami uch fazali sistemada bo’ladi. Fisher-Tropsh jarayonining bunday
variantida sintez sharoiti suyuq holatda bo’lib, yuqori molekulali parafin
uglevodorodlar ishlab chiqarish uchun qo’llaniladi. Suspenzion reaktorning
qo’zg’almas qatlamli katalizator bo’lgan reaktordan afzalliklari quyidagicha.
Suspenzion-reaktorlarni
konstrukstiyalash
sarfi
aynan
shunday
unumdorlikka ega bo’lgan trubali reaktorlarga nisbatan kichik. Suspenzion-
reaktorda bosim tushishi gazni kompressorlash sarfiga nisbatan kichik. Mavhum
qaynash qatlamli katalizator bo’lgan reaktorlarda katalizator yangisini qo’shish va
eskisini chiqarib olish oddiy bosqich hisoblanadi. Katalizator suspenzion qatlami
qo’zg’almas qatlamli katalizatorga nisbatan izotermik. Katalizator zarrachalari
bilan suspenziyalangan suyuq parafin reakstiya issiqligini yutadi, natijada
katalizator qizishi hosil bo’lmaydi. Shuning uchun Fisher-Tropsh jarayonini yuqori
haroratda olib boriladi. Suspenzion-reaktor ishchi harorat intervalini parafin
tabiatiga ko’ra tanlanadi: past haroratda u juda qovushqoq bo’ladi, 280
0
S
haroratdan yuqorida gidrokreking jarayoni boshlanadi, bu holat parafin miqdorini
kamayishiga olib keladi. Suspenzion-reaktorda yuqori molekulali uglevodorodlarni
olishning qiyinchiligi ularni katalizator zarrachalaridan ajratish murakkabligidir.
Analizning fizik-kimyoviy xarakteristikasiga asosan va jarayon
qonuniyatiga ko’ra Fisher-Tropsh reaktoriga quyidagicha talab qo’yiladi:
1)
katalizator qatlami izotermikligi;
2)
reakstion hajmda katalitik aktiv moddaning yuqori konstentrastiyasi;
3)
gaz-suyuqlik fazalar chegarasida solishtirma yuzaning kattaligi;
4)
katalizator donasining kichik xarakterli o’lchamga ega bo’lishi (ya’ni,
kichik effektiv diffuzion radiusga);
5)
reaktorda bosimning tushishi past bo’lishi;
6)
reakstion hajmda suv konstentrastiyasining past bo’lishi (masalan,
reakstion hajmda sust bo’ylama aralashtirish).
|