Кинетическая область горения

В стационарном слое регенерация протекает преимущественно в зоне горения, которая медленно перемещается по слою катализатора. Кинетическая область горения кокса реализуется лишь для поверхностных его слоев и для гранул с крупными транспортными порами. Так, для интервала температур 300—350 С горение углеродистых отложений на катализаторе дегидрирования бутана яв- [c.95]

Первая операция значительно снижает содержание на катализаторе органических продуктов и необходима для снижения на-груз ки на регенератор. Цель третьей операции — гидратация катализатора, так как при условиях в регенераторе катализатор частично дегидратируется, что снижает его активность. Выжиг кокса проходит с выделением большого количества тепла (25 000— 31 500 кДж/моль, т. е. 6000—7500 ккал/кг кокса). В кинетической области горения кокса реакция имеет первый порядок по коксу и кислороду и энергию активации 147—167 кДж/моль (35— 40 ккал/моль). Скорость горения кокса несколько зависит от условий крекинга с увеличением содержания в коксе углерода скорость его горения снижается. [c.228]

При использовании шарикового катализатора кинетическая область горения кокса осуществляется при температурах ниже 500— 550 °С. При более высоких температурах горение кокса идет во внутридиффузионной и внешнедиффузионной областях. Повышать температуру регенерации во внешнедиффузионной области нерационально, так как скорость процесса при этом не увеличивается, а возможность местных перегревов частиц катализатора, приводя- [c.228]

Влияние металлов на регенерацию катализатора. Металлы, накапливающиеся в процессе работы на поверхности катализатора, должны оказывать определенное влияние и на процесс выжига кокса. Так, на одной установке, долго работавшей на остаточном сырье, при увеличении на катализаторе содержания никеля от 6-10 2 до 7-10 2 вес. %, а ванадия от 3,5-10-2 до 18-10-2 вес. % содержание остаточного (после выжига) кокса уменьшалось с 0,4 до 0,2 вес. % После прекращения подачи остаточного сырья и существенного уменьшения количества металлов содержание остаточного кокса возросло до 0,3 вес. % [186]. О влиянии некоторых металлов на выжиг коксовых отложений с катализатора в литературе имеются лишь отрывочные данные [78, 238—241]. Для получения более полных данных нами были проведены эксперименты на аппарате ГрозНИИ в кинетической (500 °С) и диффузионной (650 °С) областях при удельном расходе воздуха 1500 ч . Во всех опытах отлагалось кокса 2 вес. % на катализатор. В кинетической области горения при добавлении в катализатор различных металлов качественный характер регенерации катализатора на всем ее протяжении не изменялся. Однако металлы, нанесенные на катализатор, способствуют существенной интенсификации выжига кокса в начальный период по сравнению со скоростью выжига исходного катализатора. [c.166]

Как уже говорилось во введении, процесс горения слагается из двух стадий подвода окислителя (и отвода продуктов сгорания) за счет молекулярной или турбулентной диффузии (смешения) и протекания химической реакции. В зависимости от условий либо та, либо другая стадия может стать определяющей, либо влияние диффузионных и кинетических факторов может быть сопоставимым. Если скорость химической реакции гораздо больше скорости диффузии, то определяющей является диффузия, процесс горения протекает в диффузионной области. В противоположном случае процесс определяет кинетика (кинетическая область горения). При сопоставимом влиянии диффузии и кинетики процесс протекает в промежуточной области. [c.63]

Граница кинетической области горения 2 — нижняя граница горящего пограничного слоя 3 — граница диффузионной области горения [c.170]

С повышением скорости газа в слое наиболее резко увеличивается коэффициент, массообмена, так как величина скорости входит в формулу (11) в степени, близкой к единице. В процессе горения наряду с реакцией (7) протекает реакция (8) и другие сложные физико-химические процессы. В связи с более высокой энергией активации реакции (8) по сравнению с энергией активации реакции (7) при одной и той же температуре (1000—1100 °С), взаимодействие углерода с кислородом протекает в диффузионной области реакция восстановления двуокиси углерода при тех же условиях находится в области реагирования, близкой к кинетической. Восстановительная реакция может перейти из кинетической области в диффузионную при высокой температуре и небольших скоростях потока (в соответствии с Р). [c.127]

При известных недожоге, времени пребывания пыли и других необходимых величинах константа к определялась с помощью приведенных выше номограмм. Было выяснено, что кинетическая область горения может иметь место только для очень мелких частиц. Пыль антрацитов, тощих и каменных углей обычного помола горит в промежуточной области. Крупные частицы пыли бурых углей горят в области, близкой к диффузионной. [c.214]

Далее, так как скорость химической реакции угля возрастает с концентрацией кислорода в газе, то повышение процентного содержания О2 ведет к сужению кинетической области горения, а следовательно, и к понижению температуры воспламенения. Переход от одной области к другой происходит раньше, а вспышка частицы и интенсивное уменьшение ее веса — через более короткий промежуток времени (рис. 45). [c.207]

Наиболее часто в исследованиях используют различные модификации модели послойного горения [145-148, 151]. При обосновании выбора такой модели обычно исходят из следующих предпосылок [75, 147]. При достаточно высокой температуре скорость горения кокса начинает тормозиться скоростью транспорта кислорода к поверхности окисления. В случае сферического зерна реакция протекает исключительно по сферической границе раздела, которая непрерывно перемещается по направлению к центру зерна. При этом суммарная скорость реакции лимитируется скоростью диффузии кислорода через освободившиеся от кокса поры зерна в зону химической реакции. В этой зоне кислород полностью расходуется, и дальнейшей диффузии к центру зерна не происходит. В работе [23] приведены многие экспериментальные данные, качественно иллюстрирующие описанный выше характер удаления кокса. Однако регенерацию закоксованных катализаторов не всегда проводят во внутридиффузионном режиме. Иногда для предотвращения возможных перегревов процесс рекомендуют начинать при низких начальных концентрациях кислорода [75, 147, 149]. В таких условиях процесс протекает практически в кинетической области, поэтому скорость удаления кокса примерно одинакова в любой точке по радиусу зерна. Понятно, что подобную закономерность выжига кокса модель послойного горения воспроизвести не может. [c.71]

При относительно невысокой входной температуре (500 °С) и небольшой начальной закоксованности (1,5% масс.) на зерне катализатора диаметром 3 = 1 мм процесс выжига протекает в кинетической области — распределение кокса остается равномерным до конца выжига (см. рис. 4.3, а). При диаметре зерна 4 мм картина выжига иная. При увеличении исходного содержания кокса отклонение от равномерного распределения в процессе горения увеличивается, а сам процесс протекает, по-видимому, в переходной области (см. рис. 4.3,6 и в). [c.79]

Численный анализ регенерации неподвижного адиабатического слоя катализатора с помощью описанной выще модели дал следующие результаты. Выжиг кокса на зерне в лобовом участке слоя при входных температурах 450-500 °С протекает практически в кинетической области. По мере удаления от входа в регенератор градиенты распределения коксовых отложений по радиусу зерна увеличиваются. Начиная с расстояния примерно Vs от входа в регенератор, на зерне катализатора начальной закоксованности 3% (масс.) и выше реализуется режим послойного горения практически для любых концентраций кислорода х 5% (об.). Изменение распределения коксовых отложений в процессе выжига по радиусу зерна диаметром 4 мм в центре неподвижного слоя катализатора длиной 2 м при начальных условиях < = 5% (масс.), = = 500 °С-приведено на рис. 4.5. [c.85]

Реакции окисления и горения этилена идут в промышленных условиях в кинетической области. Кинетические уравнения имеют вид [c.49]

Горение газов гомогенное, оно может протекать как в диффузионной, так и в кинетической области в последнем случае при определенных условиях возможно взрывное и детонационное горение. [c.181]

В кинетической области сгорания коксовых отложений скорость подвода кислорода к зоне горения очень велика. Концентрация кислорода в потоке газа на внешней поверхности гранул и в любой точке внутри их практически одинакова. В связи с этим горение коксовых отложений протекает во всем объеме гранулы катализатора с одинаковой скоростью. [c.66]

При определении реакционной способности углеродистых материалов стараются устранить влияние физических факторов и выбрать условия, приближающиеся к кинетическим условиям реагирования. По мере сдвига процесса из кинетической области реагирования в диффузионную наблюдается снижение энергии активации реакции. Так, в работе [191], где изучалось горение антрацитового кокса, наблюдались следующие перегибы кривых в системе [c.167]

Аналогичные закономерности наблюдаются и для порошковых катализаторов как аморфных, так и цеолитсодержащих. По данным [129], при постоянном удельном расходе воздуха повышение температуры ускоряет выжиг кокса только в начальный период. С углублением процесса регенерации эта зависимость ослабевает и при окислении глубинного кокса скорость реакции с увеличением температуры почти не изменяется. Исследуя влияние концентрации кислорода в регенерирующем газе, авторы [129] установили, что при постоянной температуре (580°С) регенерация аморфного и цеолитсодержащего катализатора в начальный период протекает в кинетической области и скорость процесса возрастает с ростом Со (зависимость I, рис. 4.46). При дальнейшей регенерации влияние изменения концентрации кислорода на скорость горения уменьшается (зависимость II, рис. 4.46), так как процесс частично переходит во внутридиффузионную область. Дальнейшее окисление остаточного кокса полностью протекает во внутренней диффузионной области (зависимость III, рис. 4.46) и скорость регенерации не зависит от концентрации кислорода. [c.152]

Аналогичное положение имеет место и при реакциях горения с участием окислителя. При низких температурах скорость химического взаимодействия горючего и окислителя мала. Она намного меньше скорости их взаимной диффузии, которая поэтому почти не влияет на ход процесса. Считается, что процесс горения протекает в кинетической области и его следует рассматривать как чисто химический процесс. [c.5]

Как и для случая гетерогенного горения, можно ввести в рассмотрение две крайние области реагирования — кинетическую и диффузионную. Если Хст ад (кинетическая область), то [c.106]

При расчетах выгорания полифракционной пыли удобно величину С выражать через текущий размер наиболее крупной частицы 61. Для этого нужно установить связь между текущим размером частицы промежуточной фракции б и размером б . Рассмотрим эту связь для кинетической и диффузионной областей горения. [c.204]

Интеграл, стоящий в правой части полученного соотношения, приходится вычислять численно. После расчетов находим связь между временем выгорания факела т и относительным размером наиболее крупной частицы х. Величину х можно выразить через х), используя расчеты по соотношению (9-10), или через недожог по формуле О = (х). Тогда найдем связь между т vi Iх х) (или т и С). Такая связь для случая п = 1 и для различных а представлена на рис. 9-6. Кроме того, полученные решения позволяют рассчитать кривые выгорания частиц разных фракций. Для этого достаточно найти соответствие между х (т. е. б ) и т. Кривые выгорания других частиц для рассматриваемого случая горения в кинетической области эквидистантны, как это видно из соотношений (9-6) и (9-7). [c.206]

Сам закон осреднения температуры, отражающий механизм протекания процесса, можно найти из уравнений, описывающих выгорание факела. Например, для случая горения факела в кинетической области из уравнения (9-11) видно, что при интегрировании нужно усреднить комплекс Ат/р. Следовательно, среднюю температуру факела 0ф = Тф/Тд для данного случая можно найти из соотношения [c.212]

Конечное значение механического недожога (на выходе из топки) в случае горения в кинетической области рассчитывается по средней температуре, найденной с помощью формул (9-15) и (9-16). В таком расчете, по существу, определяется конечное выгорание неизотермического факела изменение температуры по ходу факела описывается формулой (9-15). [c.213]

Из рассмотрения уравнений выгорания частиц, когда для слоя ад не зависит от б, получим = с18 , т. е. при горении в слое в диффузионной области наблюдается эквидистантность кривых выгорания, так же, как это было в факеле в кинетической области [c.229]

Чтобы процесс перешел из диффузионной области горения в кинетическую, необходимо увеличить коэффициент массообмена р. Для процесса горения слоя частиц получено (с применением теории подобия) следующее уравнение, связывающее коэффициент массообмена Р со скоростью продувки Слоя воздухом W, коэффициентом диффузии О, диаметром частиц с1 и кинематической вязкостью V [c.127]

Такая область горения, в которой время сгорания зависит только от скорости химической реакции между кислородом и горючим, называется кинетической. [c.46]

В кинетической области может осуществляться как гомогенное, так и гетерогенное горение. Примером гомогенного горения является горение смеси паров с воздухом, образовавшейся над л<идкостью при ее температуре вспышки, или горение взрывчатой смеси. Примером гетерогенного горения будет тление древесины или древесного угля. Процесс тления протекает при низкой температуре, поэтому скорость химической реакции на поверхности твердого вещества настолько мала, что подход кислорода к поверхности горения опережает ее. [c.46]

При низких температурах ход кривой 2 одинаков с кривой 1, так как скорость реакции окисления меньше скорости диффузии кислорода в зону горения и, следовательно, реакция протекает в кинетической области. При повышении температуры реагирующих веществ скорость реакции становится настолько большой, что [c.48]

Во время пожара горение газов, жидкостей и твердых веществ происходит в основном в диффузионной области. Взрывы смеси паров и газов с воздухом, а также тление, т. е. горение в кинетической области, встречаются значительно реже. [c.48]

Изменение плотностных показателей оценивалось по действительной и объемной плотностям, первая из которых характеризует структурные цревращения,вторая - объемные изменения на микроуровне. Объемная плотность определялась пикнометрическим методом на частвдах размером 0,8-1 мм с использованием в качестве пикнометрической жидкости дистиллированной воды. Реакционные свойства ouennBajni b по реагированию кокса с кислородом воздуха в кинетической области горения цри 520°С в течение 1,5 ч. [c.106]

Расчет энергии активации показал, что в кинетической области горения односернистого железа = 70 ккал гмоль, в переходной = 36,2 ккал/гмоль, в диффузионной д = 4,15 ккал/гмоль. Тот факт, что процесс горения односернистого железа переходит в диффузионную область при сравнительно низких температурах, свидетельствует о возможностях интенсификации процесса горения колчедана путем турбулизации газовой фазы, т. е. повышения скорости газового потока. Это означает, что наиболее рациональным является обжиг колчедана в кипящем слое, при котором резко снижаются сопротивления всех диффузионных процессов. [c.60]

Реакционная способность углерода сильно зависит от его структуры и наличия в его составе примесей. Как показали эксперименты, проведенные в работе [3.49] с катализаторами крекинга, наибольшее влияние на выжиг коксовых отложений в диффузионной области горения оказывает добавление железа. На образце катализатора, содержащем 0.8% железа, отложенный кокс сгорал в два раза быстрее, чем на исходном катализаторе. В кинетической области присутствие железа мало влияет на скорость регенерации катализатора каталитического крекинга. Сгорание кокеа на образце, содержащем железо, обусловлено характером распределения кокса по сечению частицы катализатора. На таком катализаторе кокс в основном откладывается в периферийных областях частицы, а если учесть, что у используемого нами железоокисного катализатора объем пор и поверхность значительно меньше, чем у катализаторов крекинга, то необходимая глубина проникновения кислорода в зону горения уменьшается, в результате должно происходить ускорение выгорания отложений. [c.76]

Результаты расчетов представлены в виде кривых на рис. 4.1. Границы кинетической области, которая расположена выше кривых, приведены в координатах входная температура-начальная концентрация кислорода Как видно из рисунка, выжиг кокса в кинетической области может быть реализован не для любых условий. Например, при начальной закоксованности 3% (масс.) и температурах ни ке 500 °С (при = = 10% (масс.) и Тг< 510 °С) регенерация катализатора будет проходить в области внутренней диффузии даже в атмосфере чистого кислорода. Аналогичная ситуация возникает при низких концентрациях кислорода. Так, при q = 3% (масс.) и концентрации кислорода ниже 6,5% (об.) (при 10% масс, и X <9% об.) даже при температурах 750 °С кинетические условия выжига кокса реализовать невозможно. Этот результат согласуется с выводом Ч. Саттерфилда [75] скорость горения прямо пропорциональна концентрации кислорода в окислительном газе, но так как реакция лимитируется диффузией, то влияние температуры на скорость реакции незначительно . Иногда в литературе медленную скорость удаления кокса, например, для условий qt = 6% (масс.), х = 2% (об.) и 7 = 487 °С [153] объясняют протеканием процесса исключительно в кинетической области. Однако из того факта, что скорость выжига мала, вовсе не следует, что процесс лимитируется кинетикой. Как видно из рис. 4.1, единственно возможная область протекания процесса при таких условиях-внутридиффузионная или переходная. [c.77]

Вместе с тем следует отметить, что по интенсивности горения слоевой процесс обладает значительными резервами по сравнению с факельным. Результаты обработки экспериментальных данных по факельным топкам показывают, что значения кажущихся кинетических констант горения оказываются близкими к предельным, отвечающим кинетической области. Это означает, что в факельном процессе интенсивность работы поверхности горения уже приближается к физическому пределу. Аналогичные оценки для слоевых топочных устройств показывают, что слой обладает почти пятидесятикратным запасом по сравнению с предельными значениями. [c.222]

Горение топлива в слое протекает, как правило, в диффузионной области. Возможное сокращение диффузионного сопротивления и перевод процесса в высокотемпературную кинетическую область открывают перспективы резкого повышения интенсивности горения. Высокая концентрация горючего материала в единице объема слоя, адиабатность зоны горения, где плотно лежащие частицы предохраняют друг друга от охлаждения, возможность получения больших относительных скоростей воздуха и горящих частиц — все это основные предпосылки, позволяющие существенно повысить интенсивность горения. [c.222]

Очевидно, что в кинетической области реагирования скорости реакции как восстановления двуокиси углерода, так и горения углерода всецело определяются свойствами и химической активностью углеродистого материала. Отсюда следует, что о химической активности углеродистых материалов в принципе можно судить по их реакционной способности по отношению к любому окислителю СО2, От, Н2О и другим актиЕНьш газам ( 52 и т.д.). Этим можно объяснить наблюдаемые многими исследователями глубокую идентичность реакций углерода с газами и тесную связь между реакционными способностями углеродистых материалов по отношению к различным активным газам [154, 155]. [c.17]

Исследование кинетики регенерации позволяет определить пути интеноификации этого процесса. Изучение кинетики регенерации катализатора Цеокар-2 и обработка экспериментальных данных по модифицированному уравнению Г. М. Панченкова для аппаратов идеального вытеснения позволили построить кривую, отражающую зависимость константы скорости сгорания кокса от температуры (рис. 42). Эта зависимость позволяет установить (для данного катализатора), что до 650°С горение кокса происходит в кинетической области, при 650—670 °С в переходной, а выще 670 °С во внутри-диффузионной. Об отсутствии 1внещ-недиффузионного торможения свидетельствовало то, что на константу скорости не влияла скорость газа в аппарате. При этом энергия активации составляла 103,1 кДж/моль для температур ниже 650 °С, [c.132]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология