ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Реакторы окисления двуокиси серы в неподвижном слое катализатора из "Основы проектирования каталитических реакторов" Реакторы с неподвижным слоем для синтеза аммиака являются предметом постоянного изучения, а конструкция их непрерывно совершенствуется. Существует несколько конструкций таких реакторов. Все они работают при давлениях до 1000 ат и относятся к аппаратуре высокого давления. [c.313] Кинетика реакции образования аммиака. Основой для описания кинетики этой реакции вплоть до настоящего времени является уравнение Темкина и Пыжева 207. Согласно исследованиям этих авторов, скорость реакции определяется адсорбцией азота на активных центрах катализатора. [c.313] Теорию Темкина и Пыжева анализировал Хьюбер утверждавший, что уравнение Темкина и Пыжева относится к некоторому участку на поверхности катализатора и является функцией концентраций аммиака, водорода и азота на этом участке. Указанные концентрации изменяются не только вследствие образования и разложения аммиака, но также вследствие диффузии, выравнивающей концентрацию в окрестности данного участка, на что, в частности, обращал внимание сам Темкин. При использовании уравнения Темкина и Пыжева считается, что концентрация в порах зерен и в потоке газа примерно одинакова. Диффузионные эффекты, наблюдающиеся при более крупных зернах катализатора, учитываются при помощи поправочных коэффициентов. В уравнении Темкина фигурируют эмпирические величины, а именно показатель степени а и константы скорости реакции ki и кг- Величину а = 0,5, часто используемую при расчетах, Темкин считает достаточно надежной, хотя по опытным данным величина а меняется от 0,4 до 0,6. [c.315] Здесь а — коэффициент пропорциональности. Значение Ь дано выше. [c.316] В пределах от д ° = 0,022 до = 0,072 — начальная мольная доля компонента /), получаем необходимый объем катализатора V-0,072 = 1,56 Мз, тогда как действительная величина составляла 1,67 м . Ошибка равна 7%. [c.317] Если г с — скорость реакции в слое, а Гч — скорость реакции в порах частицы катализатора, то = Гс ( — е), где е —порозность слоя. [c.318] Это уравнение, справедливое для поверхности зерен, дает заниженные значения, так как для пор, вследствие тормозящего действия диффузии, мольная доля аммиака превышает значения г и Z для поверхности зерна. [c.318] Химическое равновесие аммиака со смесью водорода и азота. [c.319] Присутствие инертных газов уменьшает степень превращения и процентное содержание аммиака в равновесном состоянии. Соответствующие зависимости представлены на рис. 1У-3. Уменьшение степени превращения в зависимости от содержания аммиака в исходной смеси показано на рис. 1У-4. При заданной температуре повышение давления увеличивает процент аммиака в выходящем газе. Действующие реакторы работают при давлениях от 200 до 1000 ат. В указанном диапазоне температур и давлений равновесное содержание ЫНз составляет от 9 до 75%. [c.319] Л —степень превращения В —содержание аммиака в равновесной смеси С — содержание инертных газов в исходной смеси. [c.320] Увеличение объемной скорости приводит к уменьшению времени контакта газа с катализатором. При большем времени контакта, т. е. при меньшей скорости потока, степень превращения увеличивается и содержание аммиака может достигнуть теоретического значения. [c.321] На рис. IV- показана зависимость скорости образования ЫНз от температуры и содержания аммиака в реакционной смеси. [c.321] При уменьшении объемного содержания аммиака в газе выход аммиака может увеличиваться. [c.321] В табл. 14 приведены данные Ганза по зависимости содержания аммиака в газе от температуры и объемной скорости при нормальных условиях. [c.321] А — коэффициент, зависящий от давления Т — средняя температура процесса, °К R — газовая постоянная. [c.322] Пользуясь приведенными формулами, можно найти время контакта и рассчитать объем катализатора. [c.322] Типы реакторов с неподвижным слоем для синтеза аммиака. [c.323] В системах низкого давления синтез происходит при температуре 400—450°С, в системах среднего давления — при 500—525°С, в системах высокого давления — при 550—600°С. [c.323] В соответствии с этим перенос тепла в теплообменнике должен быть как можно более интенсивным, а поверхность теплообмена минимальной при данных условиях. Кроме упомянутой основной задачи существует также другая, не менее важная — проведение процесса при оптимальной температуре. Решение этой задачи осложняется неравномерностью выделения тепла по длине реактора. [c.324] Вернуться к основной статье