ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Характеристика работы аппаратов с двойными теплообменными трубками из "Катализ в производстве серной кислоты" Процесс теплообмена в двойных трубках слагается из нескольких этапов, в число которых входит и этап теплопередачи излучением, интенсивность которого очень снльно меняется с температурой. Поэтому пользование дифференциальными уравнениями с постоянными по всему слою коэффициентами в рассматриваемом случае невозможно. Попытка, сделанная в этом направлении В. Л. Волковым , привела к неверным результатам, так как он не учи-Швал теплопередачу излучением. Удобнее вести расчет по отдельным поясам . [c.317] Так как коэффициенты а,, аг, аз, и Рг также зависят от температуры, то удобнее всего производить расчет путем 1юдбора. Прн некотором навыке это не требует большой затраты времени. [c.319] Рассмотрение этапов теплопередачи в двойных трубках приводит к выводу, что интенсивность отвода тепла от катализатора зависит как от температуры газа в кольцевом зазоре, так и от температуры газа во внутренней трубке. По отношению к направлению движения газа в катализаторе газ в кольцевом зазоре движется противотоком, а во внутренней трубке—прямотоком. За исключением первого слоя катализатора, в котором происходит быстрый разогрев, разность между температурами катализатора и газа в кольцевом пространстве остается приблизительно постоянной, разность же температур катализатора и газа во внутренней трубке резко снижается с повышением степени превращения, В результате интенсивность отвода тепла от катализатора уменьшается с ростом степени превращения, что качественно соответствует требованию соблюдения оптимального температурного режима. [c.320] В табл. 39 приведены количества тепла, отводимые от 1 л . катализатора в час на различных уровнях слоя катализатора. Теплоотвод рассчитан по изложенному выше методу для аппарата, изображенного на рис. 75. [c.320] К сожалению, это преимущество двойных теплообменных элементов в данном аппарате сводится на нет недостатками гидродинамического порядка—неравномерным распределением газа по сечению. Эта неравномерность обычно проявляется в снижении общей степени превращения при неизменном и правильном (судя по замеру температур в центральной части аппарата) температурном режиме. Путем тщательного промера температур в разных точках сечения удается обнаружить участок с резко пониженными температурами. Обычно такой холодный участок расположен вблизи периферии аппарата. Часто таких участков бывает несколько. Если не принять мер к разогреву образовавшегося холодного участка, то температура в нем будет продолжать снижать ся вплоть до полного прекращения реакции окисления двуокиси серы, причем температура по всей высоте слоя катализатора станет равной температуре газа, входящего в аппарат. Одновременно, но значительно медленнее происходит и увеличение площади сечения холодного участка. [c.321] Единственным средством, позволяющим поднять температуру холодных периферийных участков, является повышение температуры газа, входящего в аппарат. По мере удлинения срока эксплуатации аппарата, для предотвращения затухания периферийных участков температуру газа, входящего в аппарат, приходится поднимать на все более высокий уровень. Так, если при работе с газовой смесью, содержащей 7% двуокиси серы, вначале удается поддерживать температуру газа, вводящего в аппарат, не выше 250°, то уже после полугодовой эксплуатации она возрастает до 270—280°. Рост температуры газа, входящего в аппарат, неизбежно приводит к повышению температуры верхнего слоя катализатора и снижению вследствие этого конечной степени превращения. В аппарате, изображенном на рис. 75, в первый месяц эксплуатации достигается степень превращения 96—96,5% после же полугодовой работы конечная степень превращения снижается до 92—Й%. Соответственно этому высокая вначале степень использования катализатора падает до 50%. [c.321] В процессе эксплуатации, особенно при недостаточной очистке газа от туманообразной серной кислоты, эта неравномерность быстро возрастает вследствие образования в нижней части теплообменных трубок корки, состоящей в основном из сульфита железа. [c.322] Увеличение количества газа, проходящего через теплообмен-ную трубку при постоянной скорости его прохождения в катализаторе, приводит к резкому снижению температуры. Поэтому температура газа, поступающего в катализатор, у периферии будет ниже, чем в центральной части аппарата. При падении температуры ниже температуры зажигания катализатора соответствующий периферийный участок постепенно затухает. [c.322] Второй причиной частичного затухания является охлаждение подогретого газа в нижней части кольцевого зазора теплообменных элементов и в начальных слоях катализатора. Минимально допустимая температура газа, входящего в катализатор, для аппаратов с двойными трубками лежит поэтому выше, чем для простых трубчатых аппаратов. [c.322] Охлаждение подогретого газа и замедление разогрева первых слоев катализатора проявляются тем резче, чем выше коэффициент теплоотдачи от стенки внутренней трубки к протекающему по ней газу. [c.322] Действие обоих факторов, обусловливающих возникновение холодных участков, усиливается вследствие отсутствия перемешивания газа после подогрева его в теплообменных трубках перед вступлением в катализатор. Газ, выходящий из теплообменной трубки, проходит через слой катализатора, непосредственно окружающий эту трубку. Поэтому, если в какой-либо части сечения катализатора скорость реакции почему-либо уменьшится, то это автоматически отразится на подогреве газа в теплообменных трубках в этом же месте, что, в свою очередь, еще более снизит скорость реакции. [c.322] В результате определенный участок катализатора может затухнуть по всей высоте, в то время как соседние участки будут работать сове эшенно нормально. [c.322] Вернуться к основной статье