Реакционные печи - один из распространенных видов оборудования для обеспечения различных реакционных процессов. Они применяются в различных технологических схемах, обеспечивая переработку сырья во многих отраслях промышленности. Этот тип оборудования позволяет точно контролировать условия протекания реакции - температурный режим, уровень давления и время - для получения конечных или промежуточных продуктов высокой степени химической чистоты. Конструкция такого реактора определяет производительность и экономичность выполняемых работ. Для разных типов производств требуется оборудование с разными тепловыми и гидродинамическими режимами, а также кинетическими параметрами.
Типы реакционных печей
В зависимости от конструкционных особенностей реакционные печи делятся на несколько видов:
-
Шахтные. В таких устройствах реакционная камера имеет вид вертикальной шахты с прямыми или коническими стенками. Загрузка материала в рабочую шахту осуществляется в верхней части конструкции. Загруженное сырье продвигается вниз по шахте под действием собственной силы тяжести. Этот тип используется для производства цемента, горючих газов, а также различных углеродных материалов;
-
Вращающиеся. Рабочая камера имеет вид реторты без доступа воздуха, при этом поступление тепла к обрабатываемому сырью осуществляется через стенку камеры. Они обеспечивают равномерный нагрев и качественное перемешивание сырья;
-
Камерные. Сырье для обработки подается в реакционную камеру через специальную форсунку или другое устройство для подачи материала. Температура внутри остается стабильной, а тепло распространяется равномерно;
-
Полочные. Рабочая камера состоит из полок, где располагается подвергаемый температурной обработке материал. Они имеют компактные размеры и обеспечивают равномерное распределение тепла по всей рабочей камере;
-
Трубчатые. В реакционной камере располагаются трубы, в которых находится обрабатываемое сырье в жидком или газообразном состоянии. Такие печи могут иметь большие размеры для обработки крупных объемов жидких и газообразных веществ.
Реакторы в формате печей используются для окисления различных углеводородов с образованием ацетилена или других газов, обработки этана для приготовления этилена, а также обжига различных горных пород. Выбор конструкции камеры зависит от типа теплового процесса и происхождения обрабатываемого сырья.
Например, вращающиеся печи используются для кальцинирования, сушки, а также обжига. Они нашли применение в химической, пищевой, фармацевтической отраслях, а также металлургии. Во вращающихся реакционных печах проходит кальцинирование известняка и гипса для клинкера, а также обработка различного сырья для фармацевтических препаратов. В пищевой промышленности это оборудование применяется для сушки и обжига зернового сырья, производства кофе и какао, обработки орехов и других сыпучих продуктов.
Камерные печи имеют применение в электронной промышленности для производства полупроводников, обработки полимеров или керамики. Они также используются в стекольной промышленности для обжига керамики и стекла, а в металлургии - для обработки порошков и изделий из металла.
Полочные модификации применяются для кристаллизации различных веществ, сушки и дегидратации биологических образцов, а также обработки фармацевтического сырья. Этот тип реакционного оборудования распространен в материаловедении для изучения структуры и свойств различных материалов путем выжига и других способов термического воздействия.
Реакционные печи трубчатого типа довольно широко применяются для переработки нефти, а также природного газа. В результате температурного воздействия в реакционной камере образуются непредельные углеводороды для использования в качестве готового продукта либо как сырье для последующего процесса синтеза. Этот тип оборудования используется в промышленности для пиролиза и термического крекинга нефтефракций. Трубчатые реакционные печи используются в нефтепромышленности для окислительного пиролиза. В ходе этой реакции температура в рабочей камере трубчатой печи повышается до 1400 градусов. Скорость реакции внутри камеры находится при этом диапазоне 0,5-8,5 секунд. Из-за увеличения объема обрабатываемых веществ пиролиз проводится при низком давлении.
Реакционные печи применяются как для обеспечения технологически правильного протекания различных процессов при высоких температурах, так и для предварительного нагрева подаваемого сырья. Они поддерживают работу при температуре свыше 600 градусов и изготавливаются из огнеупорных материалов высокого качества - специальной керамики или нержавеющей стали. Такие устройства используются в разных ответвлениях химической промышленности, в фармацевтике, материаловедении и других областях для синтеза новых веществ, а также испытаний новых материалов.
