ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Основные свойства кипящего слоя катализатора из "Аппаратура промышленности органических полупродуктов и красителей" Кинетические и термические соотношения, на основе которых был бы возможен вывод закономерностей, позволяющих определить размеры р.еакционных элементов контактных аппаратов, чрезвычайно сложны. Поэтому до настоящего времени не удалось создать общую теорию контактных аппаратов и разработать об- цие методы их расчета. Б большинстве случаев к гетерогеннокаталитическим процессам неприменимы об1цечзвестные уравнения химической кинетики, так как в этих условиях протекание химических реакций значительно осложняется различными физическими процессами, в первую очередь диффузией. [c.409] Ниже рассматриваются некоторые положения, позволяющие качественно проанализировать кинетические и термические соот-ноншния для контактно-каталитических процессов и наметить основные принципы расчета и конструирования конверторов. [c.409] Термические соотношения и контактных аппаратах. Химические реакции в контактных аппаратах могут протекать как при постоянной, так и при изменяющейся температуре, независимо от того, сопровождается процесс выделением или поглощением теп.па и независимо от характера изменения температуры теплоносителя или хладоагента. Постоянная температура процессов контактирования является условием наиболее гладкого протекания их, однако постоянство температуры может быть достигнуто далеко не всегда. Как известно, степень превращения реагирующего веш,ества изменяется по длине реакционного объема непро-порцнонально его длине. Исключением являются реакции нулевого порядка, для которых характерна прямолинейная зависимость между степенью превращения и длиной реакционного объема. [c.410] Определенному ходу изменения степени превращения реагентов соответствуют определенные законы тепловыделения. По длине реакционной трубки, заполненной катализатором, тепло выделяется неравномерно. На входе парогазовой смеси выделяется наибольн1ее количество тепла, ближе к выходу из трубки тепловыделение уменылается до минимума (во всех случаях за исключением реакций нулевого порядка). [c.410] Таким образо.м, опреде.иение оптимальных размеров реакционных элементов, которые зависят от термических соотноп1ений в слое катализатора, до./1Жно основываться на совместном решении уравнений кинетики и теплопередачи. [c.411] Как видно из уравнений (XII, 4) и (XII, 5), интенсивный теплообмен может быть достигнут различными способами увеличением поверхности теплопередачи, увеличением разности температур, увеличением коэффициента теплопередачи между зоной катализаторного пространства и окружающей средой, увеличением теплоемкости газов, уменьшением тепловыделения на единицу веса парогазовой смеси. Для максимальной интенсификации работы контактных аппаратов (конверторов) в практике их конструирования и при эксплуатации используют все перечисленные способы. Возможности интенсификации конверторов будут дополнительно освещаться при рассмотрении конструкций отдельных аппаратов. [c.412] Как указывалось, методы расчета конверторов со стационарным слоем катализатора еще недостаточно разработаны, и приведенные здесь положения могут иллюстрировать лишь один из методов решения этой задачи. [c.412] Кипящий слой образуется при пропускании восходящего потока газа через слой измельченного твердого вещества, В определенном интервале скоростей газового потока состояние системы газ -твердое ветцество напоминает слой кипящей жидкости. Частицы твердого веи ,ества перемещаются в -азовом потоке весьма интенсивно, что обеспечивает высокую текучесть кипящего слоя. [c.412] —удельный вес газа, кг/м е—доля свободного объема кипящего с. юя. [c.412] Для систем газ—измельченное твердое тело уравнение (ХИ, 6) справедливо только в определенном интервале скоростей газового потока. Так, если продувать газ через слой твердого измельченного вещества, помещенного на пористую перегородку (рис. 242), то в определенном интервале скоростей газового потока зависимость перепада давлений АР от скорости потока а будет выражать-ся кривой. изображенной на рнс. 243. [c.413] Вначале при малых значениях ш перепад давления увеличивается (участок АВ). При определенной скорости потока происходит некоторое уменьшение ЛР (участок ВС), после чего в определенном интервале скоростей газового потока значение АР становится постоянным и может быть определено по уравнению (ХИ, 6). В ЭТИ.Х условиях система газ —твердое измельченное вещество соответствует состоянию кипящего слоя. [c.413] Перепад температур между любыми двумя точками катализаторного пространства в кипящем слое не превышает 2—3 . [c.414] Для некоторых контактно-каталитических процессов, применяемых в промышленности органических полупродуктов (например, в производстве фталевого ангидрида), зависимость выхода основного продукта от температуры процесса характеризуется кривой, изображенной на рис. 244. Эта кривая имеет максимум О, причем оптима.цьный интервал температур соответствует весьма небольшому участку АВ. В кипящем слое катализатора свойства системы быстро усредняются, что дает возможность вести процесс в заданном узком интервале температур. [c.414] Чрезвычайно большое положительное значение имеет высокий коэффициент теплопередачи от кипящего слоя катализатора к теплоносителю или хладоагенту. При прочих равных условиях коэф( )ициент теплопередачи от кипяще] о слоя в 10—15 раз больше, чем от неподвижного слоя, что особенно важно для контактнокаталитических процессов, протекающих с значительным выделением или поглощением тепла. [c.416] Вернуться к основной статье