ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Устойчивость режима окисления нафталина из "Фталевый ангидрид" Уравнение (14) показывает изменение концентрации во времени в зависимости от кинетических факторов и размеров катализаторной трубки. Уравнение (15) характеризует связь между изменением температуры во времени и кинетическими факторами, скоростью потока, теплофизическими характеристиками потока и размерами катализаторной трубки. [c.92] Распределение температур по длине трубки, соответствующее уравнению (18), графически показано на рис. 41. [c.94] Расчеты по уравнениям (41) показывают, что при уменьшении Ре, т. е. при увеличении степени перемешивания, снижается выход фталевого ангидрида при постоянном времени контактирования. Это снижение зависит от соотношения констант скоростей отдельных реакций. Для компенсации снижения выхода, обусловленного обратным перемешиванием, необходимо изменить время контактирования. [c.104] Если скорость окисления фталевого ангидрида намного меньше скоростей других реакций (fei, ко. и fea), как это было в разобранном выше примере, увеличение времени контактирования может привести к повышению выхода даже при возрастании степени перемешивания. При переходе от опытных установок, работающих с низкой степенью перемешивания и при относительно небольшом времени контактирования, к производственным установкам, работающим с более высокой степенью перемешивания, но при большем времени контактирования, можно (вопреки распространенному мнению) существенно улучшить выход фталевого ангидрида. Так, например, расчет по уравнениям (41) показывает что при Ре=10 (что характеризует слой в небольшой опытной установке) и времени контактирования б сек выход фталевого ангидрида равен 86% При снижении Ре до 2,5 (что характеризует слой в большом аппарате) можно увеличить выход до 91%, если повысить время контактирования до 18 сек. [c.104] Одним из существенных недостатков изложенной выше модели расчета является неучет проскока газа в пузырях, неизбежно возникающего в псевдоожиженном слое. Этот проскок учитывается двухфазной моделью псевдоожижения, рассматривающей псевдоожиженный слой 1 ак систему с двумя фазами непрерывной и дискретной. Непрерывная фаза — вещество, находящееся в состоянии минимального псевдоожижения , дискретная фаза — пузыри газа, через которые проходит избыток газа сверх необходимого для начала псевдоожижения. [c.104] Таким образом, при увеличении линейной скорости газового потока степень превращения компонентов снижается, что объясняется возрастанием проскока газов в пузырях. [c.105] Необходимо отметить, что, в отличие от конверторов со стационарным слоем, конверторы с псевдоожиженным слоем весьма трудно моделировать, если понимать под этим переход от аппаратов лабораторного масштаба к промышленным реакторам. Трудности обусловлены тем, что с диаметром и высотой слоя изменяется его гидродинамика, т. е. характер перемешивания в слое, эффективные коэффициенты диффузии и теплопроводности и т. п., что влияет на процесс окисления. [c.105] Для поли- и тонкодисперсного катализатора интервал скоростей, определяемых условием (48), очень широк, т. е. [/о ун. [c.105] Количество и объем катализатора так же, как и для конвертора со стационарным слоем катализатора, рассчитывают по формулам (21) и (22). [c.106] Расчет фильтров. Специфическим узлом конвертора окисления нафталина в псевдоожиженном слое катализатора являются фильтры. Они представляют собой трубы из пористого материала, установленные, как правило, внутри аппарата и предназначенные для отделения катализаторной пыли от контактных газов. Обилую фильтрующую поверхность рассчитывают по удельной производительности фильтров, которую находят опытным путем в рабочих условиях при заданном перепаде давления на фильтрах. После определения фильтрующей поверхности Рф мо.жно рассчитать наружный диаметр фильтра йф, его длину 1ф, шаг между фильтрами I и число фильтров п. [c.106] Уравнение (64) выражает связь между диаметром фильтра (1ф и его длиной /ф при постоянных Рф, т и Лг- Графически эта зависимость представлена на рис. 43. [c.108] Если это неравенство не выполняется, нужно уменьшить до минимума т или увеличить йр, расширив верхнюю часть аппарата. [c.108] При отсутствии регулирования в устойчивом режиме температура процесса будет самопроизвольно восстанавливаться, а в неустойчивом—безгранично расти, приводя в итоге к аварийному состоянию системы. Поэтому характеристика устойчивости чрезвычайно важна при разработке систем автоматического регулирования процесса. [c.117] Рассмотрим условия устойчивости процесса окисления нафталина в стационарном и в псевдоожиженном слоях катализатора. [c.117] Экзотермические процессы, протекающие в стационарном слое катализатора, в условиях идеального вытеснения всегда устойчивы, за исключением случая протекания процесса во внешнедиффузионной области 305-308 изучении процесса парофазного каталитического окисления нафталина в Проточно-циркуляционной системе и в длинных слоях катализатора были получены совпадающие результаты Это говорит о том, что процесс парофазного каталитического окисления нафталина протекает в кинетической области. Отсюда следует, что процесс, проводимый в стационарном слое катализатора, характеризуется устойчивым режимом. [c.117] На практике процесс парофазного каталитического окисления нафталина в стационарном слое катализатора далеко не всегда протекает в условиях идеального вытеснения. Кроме того, в промышленных масштабах возмущения иногда достигают значительной величины. В этих условиях режим конвертора может не вернуться в исходное состояние даже после устранения возмущений. Так, например, значительное увеличение расхода нафталина приводит к повышению температуры в зоне катализатора. Температура растет до тех пор, пока не установится новое равновесие между скоростью тепловыделения и скоростью теплоотвода, но уже при других более высоких температурах катализатора и хладоагента. Таким образом, понятие устойчивости является относительным. В основном оно определяет требования, предъявляемые к системам регулирования. Назначение этих систем в данном случае заключается только в стабилизации заданных параметров технологического процесса. [c.117] Т — температура в слое катализатора, °К. [c.118] Таким образом, процесс окисления нафталина в псевдоожиженном слое катализатора устойчив, если температура хладоагента выше 305° С. [c.118] Для отвода тепла реакции окисления нафталина во фталевый ангидрид в конверторах с псевдоожиженным слоем катализатора в качестве хладоагента применяют кипящую воду, находящуюся под избыточным давлением О—6 ат. Температура ее при этих условиях 100—164° С, т. е. ниже 305° С. Поэтому в этих условиях режим процесса неустойчив. Это повышает требования к регулирующим устройствам кроме стабилизации заданных параметров, они должны в данцом случае воздействовать на технологический процесс. Таким образом, неустойчивость процесса в псевдоожиженном слое катализатора на практике характеризует повышенные требования к качеству и надежности систем контроля и регулирования. Длительный опыт эксплуатации промышленных конверторов показал, что температуру в псевдоожиженном слое можно изменять с достаточно большой точностью с помощью регулятора расхода воды, получающего первичный импульс от термопары, помещенной в слой катализатора. [c.118] Вернуться к основной статье