ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Челобова, Т. Л. Аксельрод. Влияние инертных газов на эффективное давление процесса синтеза метанола из "Химия и технология продуктов органического синтеза Вып 15 _2" При промышленном осуществлении процесса синтеза метанола большое значение имеет механическая прочность катализатора. Для поддержания равномерного режима в колонне синтеза необходимо обеспечить постоянное сопротивление катализатора. Кроме того, унос катализатора в виде пыли нарушает режим работы всех последующих аппаратов агрегата синтеза метанола. [c.55] Применяющийся в настоящее время цинкхромовый катализатор обладает удовлетворительной механической прочностью. Более прочный катализатор получают в ГДР на заводе Лейна способом мокрого смешения компонентов. Механическая прочность этого катализатора характеризуется тем, что таблетки невосстановленного катализатора выдерживают, не разрушаясь, предельное давление 400 кг1см . [c.55] Есть данные о том, что этот катализатор таблетируется при очень высоком удельном давлении. [c.55] Увеличение давления таблетирования может изменять структуру катализатора в направлении уменьшения радиуса пор. [c.55] По расчетным данным в условиях промышленного синтеза. метанола реакция протекает в переходной области между кинетической и внутренне-диффузионной. Наличие диффузионного торможения при синтезе метанола из окиси углерода и водорода (при давлении 250 ат и температуре 360°С) на цинкхромовом катализаторе было подтверждено также лабораторными опытами. [c.55] меньшение радиуса пор при увеличении давления таблетирования с целью получения более прочного катализатора может привести к росту диффузионного торможения и снижению производительности катализатора. [c.55] Поэтому представляет интерес установление оптимального соотношения между удельным давлением таблетирования, механической прочностью, пористой структурой и активностью катализатора синтеза метанола. [c.55] Настоящая работа была посвящена изучению структуры и механической прочности катализаторов синтеза метанола, а также определению эффективного коэффициента диффузии аммиака через катализаторы синтеза метанола. [c.55] Средние результаты этих определений приведены в табл. 1. [c.56] Общая пористость невосстановленного катализатора одного и того же химического состава по мере увеличения удельного давления, при котором прессовали катализатор, падает на 15 абсолютных или на 40 относительных процентов. [c.57] Глубокое восстановление катализаторов несколько снижает зависимость пористой структуры от давления прессования. Как видно из второй части табл. 1, кажущийся удельный вес восстановленных катализаторов немного возрастает при увеличении удельного давления прессования до 1000 кг1см . Это указывает на то, что и восстановленные катализаторы, спрессованные под давлением, сохраняют менее пористую структуру, чем катализаторы, приготовленные без давления. [c.57] Истинные удельные веса всех восстановленных катализаторов близки, так как они определяются химическим составом. [c.57] При сравнении одних и тех же образцов катализатора до и после восстановления в последнем случае наблюдается значительное снижение истинного удельного веса, что связано с изменением химического состава катализаторов. [c.57] Все восстановленные образцы имеют несколько меньший кажущийся удельный вес и большую общую пористость, чем невосстановленные катализаторы. Таким образом, пористость катализаторов при восстановлении увеличивается. [c.57] Однако у всех восстановленных образцов катализатора размер максимального количества пор сдвигается в сторону пор с меньшим радиусом. Это указывает на перестройку структуры катализаторов в процессе восстановления, что подтверждается данными рентгено-структурного анализа. [c.57] Наиболее полную характеристику диффузионных торможений в случае протекания процесса во внутренней диффузионной области дает эффективный коэффициент диффузии вещества через поры катализатора. [c.58] В условиях синтеза метанола из окиси углерода и водорода при давлении 250 ат и температуре около 380 на цинкхромовом катализаторе степень превращения исходных веществ в метанол невелика. Поэтому не возникает сколько-нибудь значительного градиента концентрации окиси углерода или водорода. Исходные вещества — окись углерода и водород — реагируют на поверхности пор, пронизывающих зерна катализатора, с образованием метанола, который затем диффундирует к внещней поверхности зерен катализатора. Когда скорость реакции достаточно мала и отвод об-разовавщегося метанола посредством диффузии не затруднен, концентрация метанола и скорость реакции во всем объеме зерна одинаковы. Это отвечает протеканию реакции в кинетической области. При повыщении температуры скорость реакции превышает скорость диффузии, вследствие чего концентрация метанола в центре зерна катализатора становится больше поверхностной концентрации. Увеличение концентрации метанола приводит к снижению скорости реакции по сравнению с тем значением, которое она имела бы при отсутствии диффузионных торможений. Дальнейший рост скорости реакции приводит к тому, что реакция локализуется по преимуществу б слое, толщина которого мала по сравнению с размером зерна. Такой режим отвечает протеканию процесса во внутренней диффузионной области. [c.58] Таким образом, диффузионное торможение обусловливается недостаточно быстрым отводом образовавшегося метанола. Скорость диффузии характеризуется эффективным коэффициентом диффузии метанола через катализатор. В связи с тем, что при работе со смесями окись углерода—водород—метанол требуется поддерживать температуру в установке выше температуры конденсации метанола в смеси, а также обеспечивать проведение точного анализа для определения содержания метанола в смеси, для получения сравнительной характеристики катализаторов синтеза метанола, приготовленных таблетированием при различном удельном давлении, сочли возможным определить эффективный коэффициент диффузии аммиака через эти катализаторы. Это сильно упростило методику, не внося значительных изменений в сравнительную диффузионную характеристику катализаторов. [c.58] Эффективный коэффициент диффузии газов через катализатор синтеза метанола определяли при атмосферном давлении. Эта методика была впервые разработана В. А. Ройтером с сотрудниками и успешно использована в нашей лаборатории. [c.58] Схема установки для определения эффективного коэффициента диффузии аммиака через катализатор синтеза метанола изображена на рисунке. [c.58] Вернуться к основной статье