ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Оптимальная форма и размер зерен катализатора из "Моделирование каталитических процессов и реакторов" Основные показатели эффективности той или иной формы зерен -количество катализатора и гидравлическое сопротивление слоя. [c.137] Оптимальный размер зерна катализатора. При уменьшении размера зерен и доли свободного объема расходы на катализатор и контактный аппарат снижаются, а на преодоление гидравлического сопротивления - возрастают. [c.137] К и Ки - константы (средние значения по данным [190] К = 4,8, = = 0,585). [c.137] Обычно реакторы работают в интервале значений Не =50 300, где можно принять /э Не-0.25. [c.139] Одинаковое отношение 5з/Уз может быть для частиц разной формы, например у таблеток 5x10 мм, 6x6 мм и у колец 8x10x3 мм. Для таких частиц гидравлическое сопротивление зависит от плотности их упаковки. [c.139] Необходимое количество катализатора пропорционально его активности, которая зависит от размера из-за внутридиффузионного торможения. На рис. 3.27 кривой I представлена зависимость необходимого количества катализатора от с . Область I соответствует мелким частицам и протеканию реакции в кинетическом режиме, когда количество катализатора почти не зависит от размера частиц. Во внутридиффузионном режиме III активность катализатора пропорциональна его наружной поверхности, а необходимое количество катализатора пропорционально Область II - переходная. [c.139] Кривая 2 на рис. 3.27 - изменение Ар. [c.139] В более общем виде в формуле (3.97) необходимо учесть затраты на реактор. Зависимости 3, Зк, Зэл от размера зерен представлены на рис. 3.28. Минимальные общие затраты отвечают размеру зерна, работающему в переходном режиме или даже во внутридиффузионном. Из формулы (3.97) следует, что затраты на катализатор и, следовательно, общие затраты зависят от срока его службы (рис. 3.28). [c.139] Ограничение на избирательность для сложных процессов определяет размер зерна, а допустимое гидравлическое сопротивление слоя -линейную скорость потока, т.е. диаметр реактора. [c.139] Ниже приведен пример расчета оптимального размера и формы зерен катализатора для реактора окисления диоксида серы. [c.139] Для четырехслойного контактного аппарата были рассчитаны оптимальный режим, необходимое время контакта, количество катализатора, гидравлическое сопротивление и далее все затраты. [c.140] Срок службы катализатора в первом слое 2 года, а в остальных - 5 лет. [c.140] Результаты расчета для I и IV слоев катализатора в условных единицах приведены на рис. 3.28. По результатам расчетов, выполненных для всех слоев, были определены оптимальные размеры катализаторов. [c.140] Из результатов расчетов следует, что режим в зернах оптимального размера переходный. [c.140] При замене гранул на кольца расходы на гидравлическое сопротивление за счет увеличения общей порозности слоя уменьшаются, что особенно существенно для I слоя с более мелкими оптимальными гранулами. Ар может уменьшиться в 1,5 раза, хотя необходимый объем кольцеобразного катализатора увеличивается (на 40% в I слое и на -20% в остальных). При этом общая масса катализатора не изменяется. [c.140] Оптимальная форма катализатора. Формы зерен катализатора представлены на рис. 3.29 в промышленности широко используются только некоторые из них (1-6). [c.140] В последнее время значительно возрос интерес к катализаторам новых геометрических форм - сотовых , блочных и т.д. [194]. Сопоставим их с целью определения оптимальной формы и размера слоя зерен в виде таблеток, колец, таблеток с несколькими отверстиями ( сотовые ) и в виде блоков со сквозными отверстиями. Сравним гидравлическое сопротивление слоев катализаторов указанных форм, обеспечивающих одинаковое превращение реагентов (одинаковую производительность). Предполагается, что удельная активность и пористая структура для зерен различной формы одинакова. [c.140] Характеристика зерен катализатора в слое приведена в табл. 3.6. [c.140] На основе этих данных рассчитываем удельную поверхность зерна катализатора Ао =5з/Уз и удельную наружную поверхность зерен в слое по формуле (3.96). Гидравлическое сопротивление неупорядоченного зернистого слоя определяем по формуле (3.94). [c.140] Принимаем, что коэффициенты гидравлического сопротивления слоя из колец и сотового катализатора равны, т.е. Д.к =/э.с- Индексы т , к , с относятся к величинам, характеризующим соответственно таблетки, кольца и соты. [c.140] Вернуться к основной статье