Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Chemické reaktory – rozdělení, reaktory pro pevnou fázi Střední odborná škola Otrokovice www.zlinskedumy.cz Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Chemické reaktory – rozdělení, reaktory pro pevnou fázi Střední odborná škola Otrokovice www.zlinskedumy.cz Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li."— Transkript prezentace:

1 Chemické reaktory – rozdělení, reaktory pro pevnou fázi Střední odborná škola Otrokovice Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je ing. Emil Vašíček Dostupné z Metodického portálu ISSN: , financovaného z ESF a státního rozpočtu ČR. Provozováno Výzkumným ústavem pedagogickým v Praze.

2 Charakteristika DUM Název školy a adresaStřední odborná škola Otrokovice, tř. T. Bati 1266, Otrokovice Číslo projektuCZ.1.07/1.5.00/ /2 AutorIng. Emil Vašíček Označení DUMVY_32_INOVACE_SOSOTR-Gu-CHTe/1-PV-3/19 Název DUMChemické reaktory – rozdělení, reaktory pro pevnou fázi Stupeň a typ vzděláváníStředoškolské vzdělávání Kód oboru RVP28-52-H/01 Obor vzděláváníGumař-plastikář Vyučovací předmětChemická technika Druh učebního materiáluVýukový materiál Cílová skupinaŽák, 15 – 16 let Anotace Výukový materiál je určený k frontální výuce s doplňujícím výkladem vyučujícího; náplň: chemické reaktory, reaktory pro pevnou fázi, reaktory přímo vytápěné, nepřímo vytápěné, elektrické Vybavení, pomůckyDataprojektor Klíčová slova Reaktor, duplikátor, laminární tok, turbulentní tok, regenerace, rekuperace, pec bubnová, vanová, šachtová, odporová, oblouková, indukční Datum

3 Chemické reaktory – rozdělení, reaktory pro pevnou fázi Náplň výuky (obsah hodiny) Druhy chemických reaktorů chod reaktoru tok látek tepelná bilance zpracovávaná fáze Reaktory pro pevnou fázi přímo vytápěné nepřímo vytápěné elektrické

4 Chemický reaktor [1] Chemický reaktor je zařízení v němž probíhají řízené chemické reakce. Při navrhování reaktoru se uplatňuje řada aspektů maximální výtěžnost produktu efektivita reakce vedoucí k žádanému produktu dosažení nejvyšší možné kvality nejnižší náklady Náklady tvoří především vstupní suroviny a energie na udržování potřebné teploty, tlaku a pohybu reakční směsi. Obr. 1: reaktor s chladicím hadem

5 Druhy reaktorů [2] Existuje velké množství chemických reaktorů, které lze dělit z mnoha hledisek: Chod reaktoru přetržitý nepřetržitý Tok látek laminární turbulentní Tepelná bilance adiabatický izotermický reálný Zpracovávaná fáze tuhá kapalná plynná Obr. 2: duplikátor

6 Chod reaktoru Chod reaktoru přetržitý (diskontunuální), vysoké požadavky na kvalifikaci obsluhy, vysoká pracnost Použití: malotonážní výroba, drahé suroviny, striktní požadavky na hlídání reakčních podmínek, možnost kdykoli zastavit Chod reaktoru nepřetržitý (kontinuální), nízké požadavky na kvalifikaci obsluhy, nízká pracnost, ale nutnost automatické regulace Použití: velkotonážní a sériová výroba Obr. 4: kontinuální Obr. 3: diskontinuální

7 Tok látek Tok látek v reaktoru je: Laminární (pístový tok) – nedochází k míchání, podmínky jsou v daném místě reaktoru stejné, ale místo od místa se liší. Tato situace nastává např. u trubkových reaktorů. Turbulentní (vířivý) – intenzivní promíchávání, u ideálně míchaného reaktoru jsou podmínky v celém objemu reaktoru stejné. Tato situace nastává v míchaných reaktorových nádobách. Obr. 5: laminární Obr. 6: turbulentní Obr. 7: změna toku

8 Tepelná bilance reaktoru Z hlediska tepelných poměrů Adiabatický reaktor – nenastává výměna tepla s okolím, teplota se mění podle průběhu reakce Izotermický reaktor – chlazením či ohříváním se udržuje teplota na požadované výši Reálný (polytropický) reaktor – kombinace předchozích dvou krajních možností (teplota se částečně mění, dochází k částečné výměně tepla s okolím) Obr. 8: údržba reaktoru

9 Skupenství reagujících látek Obr. 9: reaktor pro kapalnou fázi Podle skupenství reagujících látek se reaktory dělí na Reaktory pro pevnou fázi – zařízení pro tepelné operace při vysokých teplotách (chemické pece) Reaktory pro kapalnou fázi – nádoby kotlovitého tvaru (v přítomnosti plynné složky vyšší stojaté válce) průtočné či promíchávané Reaktory pro plynnou fázi – pracují obvykle s katalyzátorem a při vyšší teplotě

10 Reaktory pro tuhou fázi Podle způsobu vytápění Pece s přiváděným teplem přímo vytápěné (spaliny v přímém kontaktu se vsázkou) – rotační bubnová, vanová, šachtová nepřímo vytápěné (ohřev vsázky přes stěnu pece) – rotační bubnová, koksárenská elektrické (pro vyšší teploty, zdrojem tepla je elektrický proud) – odporová, oblouková, indukční Pece s vyvozovaným teplem – pro exotermní reakce (např. spalování síry) Obr. 10: vyzdívka pece s otvory hořáků Podle určení se pece dělí na Výrobní – chemické reaktory (pece krakovací, hydrogenační, oxidační…) Ohřívací – určené pro předehřívání suroviny (pece vypalovací) Temperační – pro udržování teploty (pece sklářské) Chladicí – řízené ochlazování (chlazení skla)

11 Příslušenství pece Do hořáku v peci se přivádí palivo (plyn, olej), zplodiny hoření (spaliny) předají teplo a kouřovodem odchází do komína. Pro využití zbytkového tepla se provádí regenerace (diskontinuální) či rekuperace (kontinuální). Obr. 11: příslušenství pece Pec Využití spalin Palivo

12 Využití zbytkového tepla Regenerace (přetržitá) – dva regenerátory (prostor se šamotovou náplní), studený se vyhřívá spalinami horký ohřívá vstupující vzduch Pravidelně se střídají – lepší využití tepla. Obr. 12: regenerace ve firmě Siemens 1895

13 Využití zbytkového tepla Rekuperace (nepřetržitá) – rekuperátor je nepřímý výměník tepla, spaliny proudí šamotovými kanálky, přes stěnu ohřívají vstupující vzduch – jednodušší výměna tepla. Obr. 13: princip rekuperace Rekuperátor Pec Palivo Ohřátý vzduch Studený vzduch Obr. 14: rekuperátory v hutích

14 Přímo vytápěná rotační bubnová pec Rotační pece se v chemické úpravě využívají při relativně hrubozrnné vsázce (redukční pražení), při teplotách nad 1000 °C a pro spékací procesy. Obr. 15: cementárenská rotační bubnová pec Obr. 16: bubnová pec

15 Cementárna Prachovice Cementárna zahájila provoz v roce 1956, generálním dodavatelem technologie byly Přerovské strojírny, jádro provozu tvořily 3 rotační pece, 3,6 x 120 m Obr. 17: cementárenská rotační bubnová pec

16 Přímo vytápěná vanová pec Vanové pece se nejčastěji používají při výrobě skla, kdy se surovina (sklářský kmen) taví teplem hořáků, jejichž plamen se dotýká hladiny. Sklářské pece mívají průměr i přes 5 metrů. Vanová pec se používá i pro tavbu cínové rudy, kdy se plamen přímo hladiny nedotýká. Obr. 19: vanová pec pro výrobu cínu z rudy Obr. 18: krystal cínu

17 Přímo vytápěná šachtová pec Má tvar vysokého válce, zevnitř vyzděná šamotovými cihlami. Vrchem se přivádí surovina buď promíšená s palivem (koks), nebo se palivo přivádí přímo do horké zóny (plyn). Vzduch pro hoření je přiváděn spodem šachty, než se dostane do prostoru hoření, ohřeje se průchodem přes vypálené vápno, které tím ochlazuje. Obr. 20: šachtová pec - vápenka

18 Přímo vytápěná šachtová pec Horní část pece (šachta) je kuželovitá (vsázka nabývá na objemu), zarážka v dolní polovině pece se opět zužuje, v podstavě je válcovitá nístěj, pec je vyzděna šamotovými cihlami. V nístěji se shromažďuje vytavené surové železo. Spodní část pece, tj. zarážka a nístěj má ocelový pancíř, který je po venkovní straně neustále chlazen studenou vodou (v těchto místech bývá teplota až 2000°C). Obr. 21: vysoká pec

19 Nepřímo vytápěná rotační bubnová pec Ohřev probíhá nepřímo – přes dvojitou stěnu bubnu. Např. při výrobě fluorovodíku (reakce minerálu kazivce s kyselinou sírovou) je pec ohřívána zvenčí, aby vznikající fluorovodík nebyl znečištěn spalinami. Obr. 22: rotační bubnová pec

20 Nepřímo vytápěná koksárenská pec Koksovací komory jsou přes šamotovou vyzdívku vyhřívané z topných komor. Plyny z topných komor odevzdávají zbytkové teplo v regenerátorech Obr. 24: koksárna Gas Work v Seattlu Obr. 23: schéma nepřímého vytápění regenerace

21 Elektrická odporová pec Pece jsou vyhřívané teplem, které se vyvíjí při průchodu elektrického proudu vyhřívanou látkou. Elektrickou odporovou pec tvoří nístěj s nízkými čely, v protilehlých stěnách jsou zabudované elektrody připojené na přívod elektrického proudu a v surovinové směsi je koksové vodivé jádro. Obr. 25: řez odporovou pecí připravenou k pálení

22 Elektrická oblouková pec Elektrické pece, které využívají k ohřevu elektrický oblouk, lze rozdělit na - pece s přímým ohřevem - pece s nepřímým ohřevem U pecí s přímým ohřevem se elektrický oblouk tvoří mezi elektrodami a taveninou. U pecí s nepřímým ohřevem se tavenina ohřívá sálavým teplem oblouku, který vzniká mezi dvěma elektrodami umístěnými nad taveninou. Schmatický průřez Héroultovy obloukové pece: 3 elektrody zavěšené posuvně v rámu zasahují do pece z ohnivzdorných cihel spočívající na lyžinách pro vyklápění taveniny. Obr. 26: Héroultova oblouková pec z roku 1908

23 Elektrická oblouková pec Podlá účelu se odporové pece rozdělují na: pece pro nízké teploty (asi do 250 ° C) – k sušení materiálů a potravin pece pro střední teploty (asi do 1050 ° C) – vyhřívání, žíhání, kalení pece pro vysoké teploty (asi do 135O ° C) – sklářský a keramický průmysl Obr. 28: víko s elektrodami Obr. 27: schéma obloukové pece

24 Elektrická indukční vysokofrekvenční pec Na vnější straně keramického kelímku je vodou chlazený induktor, napájený ze zdroje střídavého proudu o frekvenci 50 až Hz. V důsledku indukovaných vířivých proudů a elektromagnetických sil dochází uvnitř kelímku k intenzivnímu proudění materiálu, což se projevuje i kopulovitým vzedmutím horní hladiny. Pohyb taveniny zaručuje rovnoměrné promísení základní oceli s legovacími přísadami. Obr. 29: kelímková indukční pec 1 – kroužek spojený nakrátko, 2 – vodou chlazený prstenec, 3 – tavenina, 4 – ocelová kostra, 5 – betonový prstenec, 6 – kopulovitá hladina taveniny, 7 – pohyb taveniny, 8 – kelímek, 9 – induktor, 10 – svazek plechů Obr. 30: indukční ohřev

25 Kontrolní otázky: 1.Podle jakých kritérií se dělí chemické reaktory? 2.Jaký je rozdíl mezi regenerací a rekuperací? 3.Jaký je rozdíl mezi elektrickou obloukovou a indukční pecí?

26 Seznam obrázků: Obr. 1: RSA. Chemical reactor. In: Wikipedia: otevřená encyklopedie [online] [vid ]. Dostupné z: Obr. 2: Robert Ashe. Chemical reactor. In: Wikipedia: otevřená encyklopedie [online] [vid ]. Dostupné z: Obr. 3: YassineMrabet. Batch reactor. In: Wikipedia: otevřená encyklopedie [online] [vid ]. Dostupné z: Obr. 4: YassineMrabet. Continuous reactor. In: Wikipedia: otevřená encyklopedie [online] [vid ]. Dostupné z: Obr. 5: Waglione. Fuso laminare. In: Wikipedia: otevřená encyklopedie [online] [vid ]. Dostupné z: Obr. 6: Cesareo de La Rosa Siqueira. Vortex street animation. In: Wikipedia: otevřená encyklopedie [online] [vid ]. Dostupné z:

27 Seznam obrázků: Obr. 7: vlastní Obr. 8: Yuri Raisper. Reactor. In: Wikipedia: otevřená encyklopedie [online] [vid ]. Dostupné z: Obr. 9: JurecGermany. Reactor. In: Wikipedia: otevřená encyklopedie [online] [vid ]. Dostupné z: m_BE.jpg m_BE.jpg Obr. 10: HALYDEX. Keramische Öfen. In: Wikipedia: otevřená encyklopedie [online] [vid ]. Dostupné z: Obr. 11: vlastní Obr. 12: Adolf Ledebur. Regenerateur siemens In: Wikipedia: otevřená encyklopedie [online] [vid ]. Dostupné z: pg&filetimestamp= pg&filetimestamp= Obr. 13: vlastní

28 Seznam obrázků: Obr. 14: H005. Landschaftspark. In: Wikipedia: otevřená encyklopedie [online] [vid ]. Dostupné z: Obr. 15: TRINOM. Kompletní linky: rotační pec. In: Trinom [online] [vid ]. Dostupné z: Obr. 16: Rotační pece. In: Chemické metody zpracování nerostných surovin [online] [vid ]. Dostupné z: Obr. 17: TRINOM. Kompletní linky: rotační pec. In: Trinom [online] [vid ]. Dostupné z: Obr. 18: Alchemist-hp. Krystal cínu. In: Wikipedia: otevřená encyklopedie [online] [vid ]. Dostupné z: Obr. 19: Mrnatural. Vanová pec. In: Wikipedia: otevřená encyklopedie [online] [vid ]. Dostupné z: Obr. 20: LinguisticDemographer. In: Wikipedia: otevřená encyklopedie [online] [vid ]. Dostupné z:

29 Seznam obrázků: Obr. 21: IVAK. Vysoká pec. In: Wikipedia: otevřená encyclopedie [online] [vid ]. Dostupné z: Obr. 22: Technologické linky. In: CZBioLines [online] [vid ]. Dostupné z: Obr. 23: vlastní Obr. 24: Joe Mabel. Gas Work. In: Wikipedia: otevřená encyclopedie [online] [vid ]. Dostupné z: Obr. 25: vlastní Obr. 26: Dean Bradley Stoughton. Electric arc furnace 1908 In: Wikipedia: otevřená encyclopedie [online] [vid ]. Dostupné z: _Stoughton.PNG _Stoughton.PNG Obr. 27: 0x24a537r9. Třífázový proud. In: Wikipedia: otevřená encyclopedie [online] [vid ]. Dostupné z: etimestamp= etimestamp=

30 Seznam obrázků: Obr. 28: Eugen Nosko. Electric arc furnace. In: Wikipedia: otevřená encyclopedie [online] [vid ]. Dostupné z: 32_ _Metallurge_f%C3%BCr_H%C3%BCttentechnik.jpg 32_ _Metallurge_f%C3%BCr_H%C3%BCttentechnik.jpg Obr. 29: ČERNÝ, Václav. Indukční ohřev. In: Elektro [online] [vid ]. Dostupné z: Obr. 30: QuoteMe. TS_Animation_T10. In: Wikipedia: otevřená encyclopedie [online] [vid ]. Dostupné z:

31 Seznam použité literatury: [1] Wikipedie: otevřená encyklopedie. WIKIMEDIA FOUNDATION. Chemical reactor [online] [cit ]. Dostupné z: [2] HRANOŠ PŘEMYSL. Stroje a zařízení v chemickém průmyslu: studijní text pro SPŠCH. Ostrava: nakladatelství Pavel Klouda, ISBN

32 Děkuji za pozornost


Stáhnout ppt "Chemické reaktory – rozdělení, reaktory pro pevnou fázi Střední odborná škola Otrokovice www.zlinskedumy.cz Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li."

Podobné prezentace


Reklamy Google