Теплоперенос в грануле катализатора

Для зерен катализатора с з менее 5—6 мм учет теплопереноса в пористом зерне не приводит к сколь-либо существенному понижению расчетной температуры. Для более крупного катализатора з = = 10—14 мм) в предположении изотермичности гранул катализатора расчетная максимальная температура увеличивается на 15—20°, [c.214]

МАССО- И ТЕПЛОПЕРЕНОС В ГРАНУЛАХ КАТАЛИЗАТОРА [c.42]

Теплоперенос в грануле катализатора [c.48]

Влияние механизма коксоотложения на характер поведения гранулы катализатора во времени также наглядно иллюстрирует рис. 6.14, где приведены расчетные зависимости фактора эффективности от т для Ф = 1 и 16. Из этих зависимостей следует, что при Ф=1 параллельное коксоотложение приводит к более сильному падению активности, чем последовательное. При Ф = 16 эта закономерность меняется на обратную. Как можно было ожидать, при параллельно-последовательном механизме расчетные зависимости лежат между двумя крайними случаями. Результаты, приведенные в [6.17], отличаются от результатов работ [6.20] для изотермической гранулы и [6.21], в которой пренебрегали внешним массо- и теплопереносом. [c.136]

Общая проблема влияния на скорости реакций процесса диффузии исходных веществ и продуктов в порах зерен катализатора и процесса теплопередачи в неизотермических условиях была рассмотрена в разд. 4.5. Для расчета каталитических реакторов важно знать, как массо- и теплопередача в порах влияют на скорость реакции. Зная это, можно выбрать такой размер гранул катализатора, чтобы в приемлемых условиях проведения реакции для молекул реагирующих веществ была доступна только внешняя поверхность катализатора. Если внутренняя поверхность катализатора оказывается недоступной, то в некоторых случаях это приводит к значительному уменьшению величины удельной поверхности. Это может быть совершенно неприемлемым при проведении реакций в крупном масштабе, но, конечно, может использоваться для успешного проведения опытов по изучению кинетики, когда хотят ограничить влияние процессов массо- и теплопередачи на скорость реакции. Следовательно, если в основу расчета реактора положены полученные независимым путем кинетические данные, прежде чем делать попытки подставить какую-нибудь функцию, описывающую скорость реакции, в уравнение для общей скорости, необходимо знать степень влияния массо- и теплопереноса в порах катализатора. [c.412]

При проектировании реактора полезно определить фактор эффективности т], представляющий собой отношение скорости реакции Гр, тормозящейся влиянием массо- и теплопередачи, к скорости химической реакции г, протекающей без торможения. Тогда, для того чтобы определить скорость реакции в условиях значительного влияния массо- и теплопереноса, необходимо только умножить величину скорости химической реакции на фактор г . Сначала мы рассмотрим случай, когда температура внутри гранулы катализатора равна температуре на ее периферии, т. е. когда влияние теплопередачи отсутствует. В гл. 4 было показано, что для сферической частицы катализатора отношение скоростей двух указанных выше реакций, которое в этом случае также определяет долю поверхности, доступной для реакции, определяется выражением [c.412]

Тепло- и массоперенос. Теплоперенос в гранулах (зернах) катализатора характеризуется эффективным коэффициентом теплопроводности Эта величина в настоящее время не нормируется и не входит в технические условия, но часто необходима при проведении тепловых расчетов реакторов. Для ориентировочной оценки эффективных коэффициентов теплопроводности катализаторов могут служить следующие данные [c.365]

ПО времени контакта). Аппаратурное оформление проточного метода довольно просто, но при его использовании массе- и теплоперенос могут исказить экспериментальные данные или затруднить их обработку. Это связано с появлением градиентов температур по сечению слоя катализатора, возрастающего с уменьшением размера гранул и увеличением диаметра слоя (из-за ухудшения условий теплопередачи) температуры вдоль слоя катализатора вследствие выделения или поглощения тепла при протекании реакции скоростей потока по сечению слоя катализатора (при этом измеряемая средняя скорость потока может сильно отличаться от фактической скорости прохождения газа вблизи стенок трубки реактора) концентраций вдоль слоя катализатора, что приводит к продольному смешению реагентов. [c.18]

Иногда катализатор используют в виде проволочной сетки или активную фазу наносят только на наружную поверхность гранулы, изготовленной из инертного материала. В этих случаях превращение реагентов представляет собой последовательность массо- и теплопереноса в тонкой пленке жидкости (газа), примыкающей к наружной иоверхности катализатора, и химической реакции. [c.566]

Знание фактора эффективности значительно упрощает расчет каталитического реактора, поскольку при этом автоматически учитываются любые диффузионные ограничения, что, в свою очередь, позволяет отказаться от решения дифференци-.альных уравнений массо- и теплопереноса для каждой гранулы или таблетки в слое катализатора. [c.50]

Об этом свидетельствует большое число публикаций, связанных с выявлением основных факторов, влияющих на эффективность работы катализатора в реакторах малого масштаба. К этим факторам относятся массо- и теплоперенос в слое, режим течения жидкой и газовой фаз, радиальное и продольное перемешивание, высота слоя и размер гранул катализатора [ЗО, 63, 64, 119, 120], Неучитывание этих факторов может привести к получению искаженных результатов и соответствующим ошибкам при получении данных для численного решения уравнений математического описания. [c.90]

Основные результаты расчета при различных технологических параметрах представлены в табл. 10.1. В расчетах варьировались теплопроводность зерна катализатора, линейные размеры гранул катализатора, состав смеси на входе в аппарат, скорость фильтрации и время контакта. В таблице представлены средние за цикл концентрации аммиака на выходе из слоя и максимальная температура катализатора. Из данных, приведенных в таблице, можно сделать вывод о влиянии размеров зерна катализатора на технологические характеристики нестационарных режимов. С ростом размеров зерна катализатора уменьшается максимальная температура, что вызвано снижением коэффициента межфазного теплообмена и ростом характерного времени теплопереноса в пористом зерне. Сов-иместное действие этих двух факторов увеличивает ширину зоны реакции, и, как следствие, максимальная температура понижается. Выход аммиака увеличивается. Это еще раз подтверждает уже обсуждавшийся ранее вывод о том, что при осуществлении процесса в нестационарном режиме часто при увеличении размера зерна внутренний массоперенос оказывает меньшее влияние на выход продукта, чем межфазный теплообмен и теплоперенос внутри зерна катализатора. Например, по данным расчетов при увеличении диаметра зерен катализатора с 5 до 14 мм максимальная температура в слое уменьшается с 587 до 552°С. При этом средняй- за цикл выход аммиака увеличивается с 15,5 до 17,2%. Дальнейшего снижения максимальной температуры можно добиться за еявт использо- [c.213]

Основные разработки в области конструирования реакторов и испытания катализаторов ведутся в трех направлениях. Первое— изучение реакторов полного смешения. Реакторы этого типа дают возможность изучения кинетики каталитического процесса при высокой степени превращения, уменьшая до минимума концентрационные и температурные градиенты. Второе направление — изучение влияния внутренних и наружных концентрационных и температурных градиентов на гранулах катализаторов на активность и селективность, соответственно. Данное направление широко исследовано Саттерфилдом и Шервудом [1] и Петерсеном [2] позднее был сделан обзор Карбер-ри [3]. Для ряда каталитических систем разработаны критерии определения условий, при которых становятся существенными ограничения по массо- и теплопереносу. Третье направление — создание систем управления и изучения моделей. Оно весьма интенсивно развивается применительно к математической обработке данных по сложным реакционным системам и к конкретным задачам. Читатель может обратиться по этому вопросу непосредственно к обзорам Фромента [4], Викмана [5] и Лапидуса [6]. [c.98]

Если, однако, гранулу катализатора получают прессованием из тонкого порошка, то длина микропор будет небольшой. Поэтому можно ожидать, что значение т1микро УДет близко к единице. Это можно легко показать простым расчетом. Скорость большей части технически важных реакций па таблетированных катализаторах имеет порядок около 10 кмоль/с на 1 м объема катализатора. Если скорость реакции имеет порядок кмоль/(м -с), то при использовании гранул обычного размера будут наблюдаться серьезные ограничения со стороны массо- и теплопереноса. Если, далее, значение модуля 5 0,5, то г 1, за исключением реакции, тормозящейся продуктами. Эффективный коэффициент диффузии зависит от давления, температуры и свойств диффундирующих веществ, но обычно значение его не менее 10 м /с. Концентрация единичного чистого реагента при атмосферном давлении и 400 °С равна 0,018 кмоль/м . В соответствии с определением Ф находим [c.199]

Теплоперенос в пористой грануле катализатора может осуществляться через газ в порах и через твердый скелет. Транспорт через твердое тело обычно дает наибольший вклад в общий тепловой поток. Таким образом, эффективная теплопроводность гранулы катализатора (определенная как количество перенесенного тепла через единицу общей поверхности, перпендикулярной нацравлению переноса) увеличивается при уменьшении пористости. Если рассматривать гранулу, состоящую из мелких частиц, то этот эффект можно интерпретировать как следствие увеличения поверхности контакта между частицами при умень-шении пористости гранулы. [c.48]

Влияние внешнего тепло- и массопереноса на фактор эффективности гранулы катализатора рассмотрено в [5.27]. Для изотермического случая, когда рассматривается только внутреннее и внешнее сопротивление массопереносу, полученные Б этой работе результаты согласуются с данными [5.17]. В том случае, когда влияет также теплоперенос, анализировалась зависимость фактора эффективности от величины модуля Тиле. Численные значения параметров, принятых для моделирования, были физически более обоснованы, чем в случае, когда внешние перепады не учитывались. Так, для р было принято значение 0,01, = 20, аСац = 1, /СрС р =10, В1т=25 и В1 1==0,5. Характерный вид зависимости приведен на рис. 5.9. [c.111]

Отклонения от простейшей зависимости, представленной на рис. 3.3, появляются тогда, когда существенной становится не-гизотер мичность гранулы, а также в случаях, когда влияет внешний массо- или теплоперенос. В ряде работ [3.20, 3.21] показано, что при этом для экзотермической реакции фактор эффективности может быть больше, чем единица. Это является следствием ТОГО, что увеличение температуры относительно газовой фазы внутри частицы катализатора компенсирует, а в конечном счете и перекрывает влияние снижения концентрации реагента из-за внутридиффузионного сопротивления. Кроме того, было показано, что при некоторых значениях модуля Тиле можно по-.лучить несколько значений фактора эффективности. Такая множественность стационарных состояний играет важную роль при анализе устойчивости реактора. [c.52]