Cтраница 3
Реакторы, используемые главным образом для металлургических процессов с незначительными возможностями применения в химическом производстве, здесь не рассматриваются. Также отсутствуют электрохимические и фотохимические реакторы, поскольку они очень специфичны, и особенно первые, не поддаются методам расчета реакторов, обсуждаемым в этой книге. [31]
Процесс сульфоокисления отличается от процессов сульфирования и сульфонирования, применяемых в производстве алкилбензолсульфонатов, сульфатов спиртов, олефинсульфонатов. Непрерывное сульфоокисление я-парафинов ведут в фотохимическом реакторе, внутри которого вмонтированы ртутные лампы - источник УФ-излучения. Газообразную смесь SO2 и кислорода вводят в нижнюю часть реактора, а в верхнюю непрерывно подают н-парафин и воду. Смесь SO2 и кислорода циркулирует в реакторе, часть газа при этом отдувается. После разделения реакционной смеси в сепараторе верхний слой, содержащий непрореагировавшие н-парафины, возвращают в реактор, а нижний - - водный раствор алкансульфокислоты и серной кислоты - концентрируют упариванием, отделяют в сепараторе и нейтрализуют раствором каустической соды. Водный раствор алкансульфоната натрия последовательно упаривают в двух колоннах, причем во второй колонне при 200 - 300 С происходит отгонка непрореагировавшего и-парафина, который возвращают в раствор. Готовый продукт представляет собой плав алкансульфоната натрия, который поступает в продажу в виде 30 % - ного водного раствора, либо 60 % - ной водной пасты. [32]
Разнообразие технологических процессов обусловливает и образование технологических выбросных газов различного фракционного состава и концентрации различных примесей к потенциально инертному газу или воздуху, являющемуся основным компонентом этих выбросов. Такое многообразие по свойствам и составу газовых выбросов и вентиляционных потоков, требующих санитарной очистки, затрудняет создание унифицированной конструкции фотохимического реактора, предназначенного для очистки только от углеводородных соединений. С учетом конкретных технологических условий приходится или модернизировать уже разработанную конструкцию реактора, или вообще разрабатывать новый вариант аппарата. Для случая, когда, кроме примесей, снижающих активность катализатора, выбросной газ содержит твердую углеводородную фазу, нами предложена конструкция термокаталитического реактора комбинированного типа. [33]
Выбор одной из перечисленных интегральных характеристик светового поля или их соотношения определяется назначением установки, ориентацией рабочей поверхности в пространстве и особенностями преобразования излучения. Так, например, в светотехнических установках, где приемником излучения является поглощающая среда, в которой распространяется излучение ( некоторые разновидности фотохимических реакторов, кюветы для фотосинтеза водной суспензии хлореллы и пр. Сферическую освещенность следует также рекомендовать в качестве основной фотометрической характеристики установки в тех случаях, когда приемниками излучения являются сложные по конфигурации тела, например облучаемые растения или животные, или когда направление нормали плоского приемника не фиксировано и может быть любым. Полусферическую освещенность рекомендуется применять в тех случаях, когда необходимо анализировать условия освещения или облучения рельефных, простых по форме объектов ( деталей), расположенных на большой по сравнению с объектом плоскости, например скульптурных барельефов, рельефных диффузных дефектов на плоскости и пр. [34]
Предложенный ряд аппаратов охватывает достаточно широкий диапазон промышленных выбросов с учетом их технологических параметров. Данные аппараты прошли промышленную апробацию и успешно могут служить в качестве прототипов для подбора основных конструктивных решений под конкретное производство и техническую задачу. С целью совершенствования как конструкции фотохимических реакторов, так и технологии санитарной очистки газов возможно внесение новых, ранее неизвестных или не применявшихся устройств и приемов. [35]
Наиболее перспективный метод получения капролактама из цикло-гексана - фотохимическое нитрозирование циклогексаиа - разработан японской фирмой Тое рэен. По этому процессу в США работает завод фирмы Dow Badische Chemical Corp. Смесь нитрозилхлорида и хлористого водорода вводят в фотохимический реактор, содержащий жидкий циклогекеан. Циклогексаноноксим образуется под действием излучения ртутных ламп высокого давления. Капролактам получают перегруппировкой циклогексаноноксима по Бекману. [36]
В фотохимическом реакторе излучение достигает только поверхности катализатора и не проникает в глубину пленки катализатора. Внутри пор катализатора процесс окисления не происходит, реакции во внутридиффузной области нет. Принципиально перевести реакцию окисления и во внутридиффузную область возможно, например, путем оснащения корпуса термокаталитических элементов источником ультразвука. Поток коротких акустических волн передается пленке катализатора, которая насыщена адсорбированными углеводородами и дополнительно активизирует их. Волновой характер межатомных и валентных связей углеводородных молекул при синхронизации частот волн ультразвука и колебаний валентных связей молекул обеспечивает условия для возникновения резонанса с максимальной перекачкой энергии от волн ультразвука углеводородным молекулам. Такое техническое решение существенно расширяет диапазон использования фотохимических реакторов, повышает их эффективность и в некоторых случаях, может быть использовано при решении практической задачи на основе анализа технико-экономического обоснования целесообразности выбранного приема интенсификации процесса окисления углеводородов. [37]
В фотохимическом реакторе излучение достигает только поверхности катализатора и не проникает в глубину пленки катализатора. Внутри пор катализатора процесс окисления не происходит, реакции во внугридиффузной области нет. Принципиально перевести реакцию окисления и во внугридиффузную область возможно, например, путем оснащения корпуса термокаталитических элементов источником ультразвука. Поток коротких акустических волн передается пленке катализатора, которая насыщена адсорбированными углеводородами и дополнительно активизирует их. Волновой характер межатомных и валентных связей углеводородных молекул при синхронизации частот волн ультразвука и колебаний валентных связей молекул обеспечивает условия для возникновения резонанса с максимальной перекачкой энергии от волн ультразвука углеводородным молекулам. Такое техническое решение существенно расширяет диапазон использования фотохимических реакторов, повышает их эффективность и в некоторых случаях, может быть использовано при решении практической задачи на основе анализа технико-экономического обоснования целесообразности выбранного приема интенсификации процесса окисления углеводородов. [38]
Очевидно, что фотохимический процесс должен превосходить по выходу или чистоте продукта обычные методы производства, чтобы конкурировать с ними. Особенно подходящими кандидатами для промышленного применения являются цепные реакции ( часто с радикальными переносчиками цепи) с фотохимической начальной стадией. Мы уже рассматривали такое их использование в связи с фотополимеризацией ( разд. Заметим, что фотохимическая реакция может быть экономически оправданной даже в том случае, когда ее квантовый выход низок, если выход химического продукта выше, чем у обычных процессов. В производстве веществ тонкой химической технологии расходы на свет составляют незначительную часть общей стоимости продукта высокого качества. Более того, вследствие относительно малых количеств используемого материала серийный процесс часто может представлять увеличенную копию лабораторного метода. При использовании фотохимии в широкомасштабном валовом химическом производстве возникают несколько большие трудности, так как плата за энергию может теперь составлять существенную часть стоимости конечного продукта. В широкомасштабном производстве часто применяются реакторы непрерывного действия, ставящие перед фотохимией проблемы, , связанные с их конструкцией. В частности, необходимо использовать прозрачные реакторы или прозрачные кожухи ламп, стенки которых часто загрязняются образующимися смолообразными ( и све-топоглощающими) побочными продуктами. Размер реактора также может серьезно ограничиваться поглощением света реагентами. Этим недостаткам фотохимического синтеза должна быть противопоставлена более высокая селективность получения продуктов и лучший контроль за их образованием. Процесс производства отличается меньшими тепловыми нагрузками, поскольку реагенты не нужно нагревать, а затем охлаждать. Были разработаны и технологии преодоления проблем, связанных с фотохимическими реакторами. Они включают: освещение поверхности падающих тонких слоев реагентов; использование ламинарных потоков несмешивающихся жидкостей, причем ближайшей к стенке реактора должна быть жидкость, поглощающая свет; применение пузырьков газа, вызывающих турбулентность, для улучшения обмена реагента. [39]