ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Некоторые данные по проведению контактно-каталитических процессов с твердым катализатором из "Методы кибернетики в химии и химической технологии Издание 3 1976" Рассмотрим выбор цикла работы реактора периодического действия при условии максимального съема продукта за единицу времени. Полный цикл работы реактора разобьем на два цикла первый — подготовка аппарата к операции, загрузка сырья, доведение параметров сырья до условий протекания реакций и выгрузка готового продукта из аппарата второй — проведение собственно реакции. [c.400] На рис. У1И-2 представлена подобная реакция, где по оси абсцисс отложена продолжительность реакции т, слева по оси ординат — выход продукта О, а справа — первая производная этой кривой, показывающая изменение скорости т и образование продукта. Из представленных кривых не очевидно, когда достигается максимум производительности или минимум стоимости. Однако ясно, что максимум скорости образования продукта достигается близко к началу реакции. [c.401] Таким образом, на некоторой стадии процесса скорость образования продукта снижается до точки, при которой достигается наибольщий съем продукта с единицы объема аппарата в единицу времени, путем прекращения операции и повторного включения аппарата в цикл. Оптимум в указанной точке даст максимум съема с данной установки за счет более высокой стоимости установки. Этот оптимум можно найти следующими тремя методами. [c.401] Метод 1. Ст роим кривую выхода продукта во времени (рис. У1П-3) на отрицательной оси абсцисс, откладываем время первого цикла (точка А), из этой точки проводим касательную до пересечения с кривой выхода (точка В). Полученной точке на оси абсцисс отвечает продолжительность второго цикла (продолжительность реакции, равная 41ч), а на оси ординат — выход про дукта (43,5 кг). [c.401] Этот метод наиболее прост и дает быстрое решение, но имеет тот недостаток, что иногда для некоторых кривых выхода затруднительно определить точку касания. [c.401] Широкую известность в области моделирования контактно-каталитических процессов получили работы советских ученых Г. К. Борескова, М. Г. Слинько, В. С. Бескова, И. П. Мухленова, И. И. Иоффе и др. [c.402] Анализ предварительно полученных кинетических закономерностей позволяет определить теоретический оптимальный режим, т. е. такие условия ведения процесса, при которых заданные выходы продукта и избирательность достигаются при минимальных затратах катализатора например, для одной обратимой реакции оптимальная температура снижается с ростом степени превращения (рис. УИ1-5,а). Аналогичная картина возможна для двух последовательных реакций (рис. УП1-5,б), но для двух параллельных реакций оптимальная температура может возрастать (рис. УП1-5,в). На рис. УП1-5 приведены и другие примеры оптимального температурного режима. [c.402] На рис. N111-7 приведен график изменения интенсивности тепловыделения от степени превращения при оптимальном температурном режиме для реакции синтеза аммиака. По этой диаграмме можно определить, как надо менять теплоотвод по слою катализатора, чтобы процесс протекал наиболее интенсивно. Наоборот, в дальнейшем, показывая на этих диаграммах протекание процесса в реакторе, можно судить о степени приближения к теоретическому режиму. [c.403] При выборе типа реактора теоретический режим является одним из главных исходных критериев, своего рода эталоном , который показывает характер необходимого изменения режима в реакторе с глубиной превращения. Выбирая тип реактора, необходимо знать область протекания процесса — диффузионную или кинетическую. Так, внешнедиффузионные процессы осуществляются в реакторах с одним небольшим по высоте адиабатическим слоем катализатора. Далее нужно оценить степень внутридиффу-зионного торможения процесса на зерне. Если протекают одна простая реакция или несколько параллельных реакций, внутридиффузионное торможение только снижает наблюдаемую активность катализатора. Однако, если полезный продукт процесса в реакторе частично претерпевает какие-то изменения (например, последовательная схема реакций с полезным промежуточным продуктом), внутридиффузионное торможение может значительно уменьшить селективность процесса. Чтобы избежать этого, приходится значительно уменьшить размер зерен катализатора, что влияет на выбор типа аппарата. [c.404] На основе полученных химических и физических закономерностей составляется математическое описание процесса в слое катализатора. Контактный аппарат может состоять из нескольких слоев катализатора, устройств теплообмена, смешения потоков и т. д. Поэтому математическое описание процесса и аппарата различаются. [c.404] Слой катализатора можно представить в виде квазигомогенной системы. Характер протекания контактно-каталитического процесса в слое определяют технологические параметры. [c.404] Технологические параметры. Сюда входят ограничения на область изменения а) температуры, определяемой условиями термостойкости катализатора, его химическими свойствами, активности и т. д. б) состав газа из условий взрываемости смесей, влияния его на катализатор в) давлений г) предельного гидравлического сопротивления. [c.404] Существенным является выбор схемы организации процесса циркуляционной или проточной. [c.404] Циркуляционная схема используется для процессов, в которых за один проход газа через реактор достигаются небольшие степени превращения, т. е. для процессов 1) с сильной функцией затухания (резким уменьшением скорости реакции с глубиной превращения) 2) с обратимой экзотермической реакцией, если достаточно высокие степени превращения достигаются только при низкой температуре и 3) если полезный промежуточный продукт может разлагаться при протекании процесса до конца. Кроме того, в циркуляционном контуре могут накапливаться инертные примеси, если они есть в исходном газе. Таким образом, циркуляционную схему процесса желательно применять для процессов с небольшой степенью превращения при переработке газов без инертных примесей. [c.404] С повышением давления преимущества псевдоожиженного слоя сглаживаются во-первых, уменьшается различие в значениях коэффициентов теплопередачи от неподвижного и псевдоожиженного слоев во-вторых, возрастает степень расширения псевдоожиженного слоя и, следовательно, снижается интенсивность процесса в единице объема реактора. [c.405] Непрерывную циркуляцию катализатора (при непрерывной его регенерации в процессах с катализатором, быстро меняющим свою активность, как например, процесс дегидрирования бутана) также удобнее осуществлять в псевдоожиженном слое. Однако надо учитывать также истирание катализатора, что приводит к эрозии аппаратуры, загрязнению продукта катализаторной пылью, необходимости установки фильтров тонкой очистки. [c.405] Таким образом, псевдоожиженный слой рационально применять для каталитических процессов, требующих точной регулировки температур в узком интервале, отвода значительного количества тепла с единицы объема, циркуляции катализатора, и для процессов, протекающих в области внутренней диффузии правда, при этом требуется износоустойчивый катализатор. [c.405] Коэффициент массоотдачи Кг кмоль м ч связан с фактором а зависимостью .. [c.407] Следует отметить, что для газов критерий Прандтля Рг относительно мало влияет на перепад температуры. [c.408] Вернуться к основной статье