超短接觸技術，使不同物料接觸時間非常短的技術。
基本介紹
- 中文名：超短接觸技術
- 外文名：supershort contact technique
解釋,分類,
解釋
對於一些反應過程，若原料先反應生成中間產物，再進一步反應生成其他副產物或無用的最終物質，往往反應時間增加，主產物的收率減少。例如分子量較大的烴類在高溫下裂解為乙烯、丙烯，或在沸石催化劑作用下裂化成汽油、柴油。延長反應時間會降低產品的收率，用處較小的氣體會增加。又如用共沉澱法製備超細粉，若生成的晶核在溶液中停留時間較長，結晶增長較大，便難於製備粒徑分布窄的納米級大小結晶。化工生產中的超短接觸時間定義為秒至毫秒之間。實現超短接觸需要一些特殊技術，其主要原因是：物料的停留時間愈短，要求流速愈高，但高流速會產生渦流和物料的返混，使部分物料在設備中的停留時間增加；另一方面，所有化工過程都伴隨有熱效應，即需要供熱或取熱。接觸時間短，換熱量小，不能滿足增大主產品的換熱需要。故超短接觸技術必須滿足流速高、無返混、傳熱速率高的要求。
分類
在生產或研究中行之有效的超短接觸技術有下列幾類：
①蒸汽熱裂解法制乙烯的毫秒爐。用輕烴或石腦油在高溫下裂解制乙烯是最重要的石油化工生產過程。20世紀從70年代採用外部加熱的管式爐為反應器，反應溫度為800℃以上。原料與過熱蒸汽混合從管內通過，速度很高，停留時間為幾秒，返混極小，乙烯、丙烯的產率高。到80年代發展為毫秒爐，停留時間為0.1～1秒。把主產物的收率提高了幾個百分點。主要的措施是用部分並聯的較小管徑管束代替單根管徑較大的反應管。縮短反應管的長度，增大了傳熱面積，保證了熱量的供應。這需要解決反應熱與供熱的匹配、各平行管道的流量平均分配等技術問題。但這技術已難以進一步發展。
②並流下行氣–固接觸反應器。作為催化劑或(和)熱載體的細粉與烴類氣體並流順重力方向流動，在高溫下烴類發生裂解，可生成乙烯、丙烯或汽油、柴油，是20世紀90年代中期以來研究發展的新型反應器，很有希望代替上述的毫秒爐。因為氣體和固體皆高速向下流動，返混極小；停留時間可維持0.1秒至幾秒。可達到毫秒爐的要求，而傳熱能力很大，是靠氣、固直接接觸，把熱量從熱載體巨大的微粒表面傳給氣體。這是通過間接加熱的毫秒爐不能比擬的。這種反應器已有小型示範裝置，有良好的工業化前景。
③高重力床氣–液反應器。接觸時間也是毫秒級。當氣體為CO2、液相為石灰乳時，採用這種設備，可以生產平均直徑為約30納米的CaCO3結晶，粒度大小分布很窄。
④低溫等離子反應技術。當兩電極間距離為幾毫米，電極間施加幾十伏的交流或直流電壓時，電極間會放電，局部地方產生高溫並產生電漿。這時使反應物料通過電極，便會產生化學反應。但物料通過高溫區的時間極短，僅為毫秒至微秒的數量級，物料的主體溫度是很低的，故稱為低溫等離子反應，也屬於一類超短接觸技術。在電極間若放置有催化劑，便可進行低溫等離子催化反應。利用此技術可把甲烷轉化為乙烷和乙烯，是正在研究開發的技術。
