Η εισαγωγή του αντιδραστήρα υδρογόνωσης

Η αντίδραση του αντιδραστήρα υδρογόνωσης του καταλύτη συνήθως περιλαμβάνει έναν πολτό τριών φάσεων - το υγρό έλαιο, τον στερεό καταλύτη στη φάση του πολτού και τις φυσαλίδες υδρογόνου ως αέρια φάση. Καθώς υπάρχει ένας αριθμός ορίων φάσης, η μεταφορά μάζας, και ειδικά η διασπορά του υδρογόνου, είναι ένας πολύ σημαντικός παράγοντας. Το σύστημα ανάμιξης που χρησιμοποιείται στον αντιδραστήρα επηρεάζει πολύ τον συντελεστή μεταφοράς μάζας της μεταφοράς αερίου-υγρού.

Οι τύποι συστημάτων ανάμειξης που χρησιμοποιούνται σήμερα μπορούν να χωριστούν σε δύο μεγάλους τύπους:

• Αναδευόμενα αγγεία

• (Εξωτερικοί) αντιδραστήρες βρόχου

Αναδευόμενα αγγεία

Αυτά είναι συνήθως παρτίδα “νεκρός-τέλος"(δηλαδή χωρίς εξωτερική ανακυκλοφορία υδρογόνου) αντιδραστήρες.

Στο παρελθόν, οι αντιδραστήρες επανακυκλοφορίας χρησιμοποιούνταν συχνά όπου το υδρογόνο ανακυκλωνόταν εξωτερικά από τον αντιδραστήρα. Αυτός ο τύπος δεν χρησιμοποιείται πλέον ευρέως.

Οι κύριες διαφορές μεταξύ των αναδευόμενων αντιδραστήρων αδιέξοδου είναι συνήθως με τον τύπο της πτερωτής που χρησιμοποιείται και τον τρόπο με τον οποίο ενισχύεται η μεταφορά υδρογόνου από τον χώρο κεφαλής.

Οι κύριοι τύποι μπορούν να κατηγοριοποιηθούν ως εξής:

Πτερωτή στροβίλου με επίπεδη λεπίδα (Ράστον):

Αυτός είναι ο πιο κοινός τύπος πτερωτής που χρησιμοποιείται. Συνήθως έχει 6 λεπίδες, αν και αυτός ο αριθμός μπορεί να μεταβάλλεται σε δίσκο σε περιστρεφόμενο άξονα. Δημιουργεί μοτίβα ακτινικής ροής. Ο ψεκαστήρας υδρογόνου είναι πολύ συχνά ο δακτύλιος ακριβώς κάτω από την πτερωτή. Αυτή είναι ίσως η πιο κοινή πτερωτή σε αντιδραστήρες βρώσιμων ελαίων (ιδιαίτερα σε παλαιότερους), αλλά σε καμία περίπτωση δεν είναι η ιδανική για τη διασπορά του υδρογόνου στο λάδι.

Πτερωτή CD-6/BT-6 (Chemineer):

Αυτή είναι μια βελτίωση σε σχέση με την προηγούμενη πτερωτή με υψηλότερους συντελεστές μεταφοράς μάζας και μικρότερη πιθανότητα σπηλαίωσης. Υπάρχουν κάποιες πληροφορίες παρακάτω για τα CD-6 και BT-6 από τον ιστότοπο Chemineer.

Αξονική πτερωτή (Lightnin):

Ενώ οι δύο προηγούμενες πτερωτές έχουν ακτινικά μοτίβα ανάμειξης, δίνεται ένα αξονικό μοτίβο ανάμιξης από τις πτερωτές άντλησης A315 (προς τα κάτω) και A340 (προς τα πάνω) από το Lightnin. Οι κατασκευαστές ισχυρίζονται ότι αυτό έχει καλύτερη επαγωγή υδρογόνου από το headspace και παρέχει καλύτερη διασπορά υδρογόνου στο κάτω μισό του αντιδραστήρα.

Μεταφορά υδρογόνου μέσω άξονα (Εκατώ):

Αυτή η τεχνολογία διασκορπίζει το υδρογόνο αναρροφώντας το από το κεφάλι και περνώντας το μέσα από τον άξονα. Στη συνέχεια, το υδρογόνο διασπείρεται στο υγρό και πάλι κάτω από την επιφάνεια του υγρού. Αυτή η τεχνολογία είναι κατάλληλη για εγκατάσταση σε υπάρχοντα αντιδραστήρα.

Προχωρημένος Αέριο Αντιδραστήρας (Praxair):

Αυτό θα μπορούσε να θεωρηθεί ένας τύπος “βρόχος"αντιδραστήρα, αν και ο βρόχος υδρογόνου βρίσκεται μέσα στον αντιδραστήρα. Μια ελικοειδής πτερωτή άντλησης προς τα κάτω μέσα σε ένα “μανίκι.σωλήνας τραβάει υδρογόνο από το headspace και το αναγκάζει στο κάτω μέρος του αντιδραστήρα από όπου ανακυκλώνεται προς τα πάνω στην άλλη πλευρά του σωλήνα. Δίνει υψηλό ρυθμό μεταφοράς μάζας υδρογόνου στο λάδι.

Αντιδραστήρες βρόχου

Αυτές οι τεχνολογίες περιλαμβάνουν την εξωτερική κυκλοφορία υδρογόνου και/ελαίου που δεν αντέδρασε. Η θέρμανση/ψύξη του πολτού λαδιού-καταλύτη γίνεται και εξωτερικά.

ΦΙΛΗΜΑ Βρόχος Αντιδραστήρας:

Ο αντιδραστήρας αναμειγνύει τον πολτό ελαίου-καταλύτη και το υδρογόνο σε καθεστώς υψηλής διάτμησης σε πίδακα ανάμιξης Βεντούρι. Ο πολτός ελαίου-καταλύτη κυκλοφορεί μέσω ενός εξωτερικού εναλλάκτη θερμότητας και ωθείται μέσω ενός αναμικτήρα Βεντούρι στην κορυφή του αντιδραστήρα. Το φαινόμενο αναρρόφησης εδώ αντλεί φρέσκο ​​υδρογόνο.

Αυτός ο τύπος αντιδραστήρα είναι πλεονεκτικός όταν εμφανίζονται υψηλές πιέσεις, θερμοκρασίες και ρυθμοί αντίδρασης. Δίνει υψηλότερο συντελεστή μεταφοράς μάζας και το γεγονός ότι δεν υπάρχουν πηνία θέρμανσης στον αντιδραστήρα είναι πλεονέκτημα.

Τα μειονεκτήματα αυτού του συστήματος είναι το υψηλότερο κόστος κεφαλαίου και λειτουργίας (περισσότερη ενέργεια - 5 kW/m _ χρησιμοποιείται για τη διασπορά του υδρογόνου στο υγρό από τα παραδοσιακά αναδευόμενα δοχεία όπου η απαίτηση ενέργειας είναι συνήθως 2 - 3 kW/m°)

Άλλοι τύποι αντιδραστήρων: Υπάρχουν επίσης σταθερής κλίνης συνεχής αντιδραστήρας και συνεχής φάσης πολτού που χρησιμοποιούνται στη βιομηχανία βρώσιμων ελαίων. Ωστόσο, οι συνεχείς αντιδραστήρες γίνονται πραγματικά βιώσιμοι μόνο όταν υπάρχει μεγάλη παραγωγή ενός μόνο προϊόντος.