ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Использование опытных данных для анализа условий работы и оптимального проектирования химических реакторов из "Методы кибернетики в химии и химической технологии" 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 очень небольшим по высоте адиабатическим слоем катализатора. Далее нуншо оценить степень внутридиффузионного тормо-н ения 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.437] 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 математические описания процесса и аппарата различаются. [c.437] Слой катализатора можно представить в виде квазигомогенной системы. Характер протекания контактно-каталитического процесса в слое определяют технологические параметры. [c.437] Технологические параметры. Сюда входят ограничения на область изменения а) температуры, определяемой условиями термостойкости катализатора, его химическими свойствами, активности и т. д. [c.437] Существенным является выбор схемы организации процесса циркуляционной илп проточной. [c.437] Значительную трудность при осуществлении экзотермических реакций могкет представлять отвод тепла, выделяющегося в результате химического превращения. За счет интенсивной циркуляции частиц катализатора в псевдоожиженном слое температура и, следовательно, интенсивность тепловыделения выравниваются по всему слою, что значительно облегчает отвод тепла из него. Помимо этого, коэффициенты теплопередачи от слоя к охлаждающей поверхности в псевдоожшкенном слое также выше, чем в неподвижном. Следовательно, для процессов с очень интенсивным тепловыделением рационально применение псевдоожиженного слоя. При этом лучшими показателями (небольшая поверхность охлаждения, интенсивное протекание процесса) обладают аппараты, работающие в неустойчивом режиме с его принудительной стабилизацией. [c.438] 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.438] Непрерывную циркуляцию катализатора (при непрерывной его регенерации в процессах с катализатором, быстро меняющим свОю активность, как, например, процесс дегидрирования бутана) такнге 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.438] 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.438] Решение. 1. Предварительными опытами установлено, что скорость реакции выражается эмпирическим уравнением, приведенным в условии данного примера. . [c.439] Из табл. VI-6 следует, что при степени прейращения 0,8 и выше наблюдается резкое изменение скорости реакции. Поэтому для определения величины GlVm строим два графика для х = 0—0,8 и для х = 0,8—0,95 (рис. VI-12). По графику VI-12, а находим площадь под кривой, равную 179 согласно графику VI-12, б площадь иод кривой составляет 915. Полная площадь равна 1094. [c.439] Для уменьшения эффекта обратного смешения нужно по возможности применять более высокие слои катализатора с секдиопирова-нием трубок. [c.441] Рассмотрим в качестве примера реакцию первого порядка. При идеальном смешении количество продукта, образующегося в каждом слое, равно произведению концентрации реагирующего вещества в конце данного слоя на объем катализатора в слое и константу скорости реакции, отнесенную к единице объема, катализатора. [c.441] Количества катализатора в отдельных слоях в данном случае различны. Чем больше число ступеней, тем ближе к единице соотношение необходимых количеств катализатора в слоях (т 1бл. VI- ). [c.442] Выбор первых восьми переменных. 1. Первая из рассматриваемых переменных, а именно состав поступающего в реахлор газа, определяется 1 аиновесыым составом (достигаемым при работе по схеме Висконсин-процесса ) в подвижном регенеративном слое гранулированного катализатора. [c.444] Процесс сжатия будет экономичным, если затраченную энергию используют при расширении. Энергетический эффект при переменном сжатии и расширении слишком мал, чтобы процесс был экономически выгоден. Поэтому давление газа, выходящего из реактора, выбирается на уровне, достаточном для того, чтобы газ мог пройтп с желаемой скоростью через систему адсорбции и регенерации, которая следует за реактором. Именно это последнее ограниченпе в конечном счете и явилось основным недостатком Висконсин-процесса по сравнению с процессом синтеза аммиака при высоком давлении. [c.445] До сих пор путем подробного обсуждения и применения ограниченного количества экспериментальных данных без математического описания бйлп оценены восемь важных переменных. Остальные параметры, как указывалось ранее, включают четыре независимых и пять зависимых переменных. [c.445] Вернуться к основной статье