Слой катализатора тепловые процессы

При исследовании кинетики реакций весьма важен вопрос о выборе контролируемого параметра. В простых газо-жидкостных процессах, в которых хорошо изучены направления химических превращений (например, реакции гидрирования непредельных соединений или восстановления нитросоединений водородом), контролируемым параметром может служить давление. Процесс в этом случав проводят статически в изохорических условиях, а скорости реакций измеряют по скорости изменения давления в системе. Математическая обработка полученных результатов достаточно проста. Для сравнительно простых реакций можно применять адиабатический метод исследования кинетики [4—6], когда контролируемым параметром является только температура. Метод основан на определении скорости разогрева (охлаждения) адиабатического реактора и применим для сильно экзотермических (или эндотермических) реакций. Для его использования нужно знать тепловые эффекты реакций и теплоемкости реагентов и продуктов. Надо, однако, иметь в виду, что при применении чисто адиабатического метода всегда есть опасность непредвиденного изменения направления реакции по мере повышения температуры, что сразу затрудняет расшифровку полученных данных. Гораздо большую перспективу имеет применение для исследования каталитических процессов метода неизотермического эксперимента, где наряду с анализом веществ производится замер профиля температуры по длине слоя катализатора или по ходу опыта. [c.403]

По тепловому режиму реакторы можно разделить на адиабатические аппараты и реакторы с теплообменом в реакционной зоне (внутренним теплообменом). В адиабатическом режиме тепло отводится либо самим реагирующим потоком, либо движущимся катализатором. В газофазных процессах, где теплоемкость реагирующего потока мала, проведение реакции в адиабатическом режиме приводит к появлению значительного перепада температуры но длине слоя катализатора. Чтобы этот перепад не превышал допустимых значений, реактор приходится разделять на ряд зон — адиабатических слоев, в промежутках между которыми поток охлаждается или нагревается до требуемой температуры. Изменение температуры реагирующей смеси может достигаться либо с помощью промежуточных теплообменников, либо путем добавления холодного (горячего) сырья или инертного вещества. [c.262]

Рациональное разделение всего слоя катализатора на секции следует проводить по принципу равенства тепловых эффектов в каждой из них на основании результатов исследований, полученных на опытных или полузаводских установках, представляющих собой модель, воспроизводящую кинетику процесса будущей промышленной установки. Приближенное значение числа ступеней и реакцион- [c.80]

Нами было установлено, что разогрев слоя для различных модификаций оксида алюминия (у-, т]-) при хлорировании примерно одинаков. Движение теплового фронта не коррелирует в полной мере со скоростью насыщения катализатора хлором. Был рассчитан тепловой эффект реакции хлорирования на основании материального баланса хлорирования, который составил около 125 кДж/кг катализатора. Максимальная температура разогрева слоя катализатора при хлорировании в выбранных условиях, по данным расчета, может составить 70 20 °С. На основании полученных данных о движении теплового фронта, изменении концентрации хлора в слое оксида алюминия, расчетного значения теплового эффекта была разработана математическая модель процесса хлорирования оксида алюминия парами четыреххлористого углерода в интервале температур 240-260 °С [89]. [c.71]

Тепловой баланс процесса. Было решено, что для данного процесса требуется простой адиабатический реактор со стационарным слоем катализатора. Поскольку процесс сопровождается выделением значительного количества тепла, это влияет на местную температуру, что, в свою очередь, отражается па скорости проте- [c.291]

Модель проточного реактора с зернистым слоем катализатора, в которой учитываются процессы внутри зерна и на его границе, фактически представляет собою двухфазную модель, хотя и усредняющую условия в каждой фазе. Эта модель включает в себя уравнение, описывающее перенос вещества внутри зерна катализатора, перенос вещества и тепла между катализатором и потоком, а также уравнения материального и теплового балансов для потока. Ввиду достаточно большой теплопроводности материала зерен, последние можно считать изотермическими и составлять баланс тепла для зерна в целом. [c.291]

Свежая газовая смесь подогревается в выносном теплообменнике газами, выходящими из контактного аппарата. Температура предварительного подогрева определяется тепловым балансом и зависит от концентрации двуокиси серы в перерабатываемой газовой смеси. Из выносного теплообменника газовая смесь поступает в нижнюю часть межтрубного пространства и, поднимаясь по нему, нагревается до 470—490°. Нагретая газовая смесь входит в верхний слой катализатора и проходит через него снизу вверх. Степень превращения в первом слое составляет 75—80%, а температура достигает 550—600° (в зависимости от концентрации двуокиси серы). По выходе из первого слоя газовая смесь входит в трубки, охлаждается в верхней, не заполненной катализатором широкой части трубок до 450° и проходит сверху вниз в средний слой катализатора, расположенный в трубках. Здесь степень превращения возрастает до 93—95%. После прохождения среднего слоя катализатора газ охлаждается в нижней узкой части трубок до 430—435° и входит в третий слой катализатора, где процесс протекает без теплоотвода и степень превращения возрастает до 97—97,5%, а температура повышается соответственно до 440—445°. [c.309]

Сырье, нагнетаемое насосом 22, проходит теплообменник 20 и перед теплообменником 3 смешивается с предварительно нагретыми в теплообменнике 4 газами свежим техническим водородом и водородсодержащим циркуляционным газом (который подается компрессором 7). Газосырьевая смесь поступает в змеевики печи 1 и затем в заполненный катализатором реактор 2, где и осуществляется процесс гидродоочистки. Движение смеси в реакторе нисходящее, слой катализатора — неподвижный, а поскольку суммарный тепловой эффект реакций невелик, то охлаждающий газ (квенчинг-газ) в среднюю зону реактора на подается. На данной установке применяется реактор с одним слоем катализатора. Основная масса сырья поступает в реактор в жидком со- [c.50]

Схема 4. При работе схемы типа спичка (рис. 7.7) реакционный процесс ведут в слое катализатора, разделенном на две неравные части Л1 яА . Часть слоя Ах служит для периодического нагрева слоя А . Например, на предварительно нагретый до достаточно высокой температуры слой катализатора Ах и А подается исходная реакционная смесь с низкой входной температурой. Направления фильтрации реакционной смеси показаны стрелками (см. рис. 7.7, а). При этом в каждой части слоя Ах и А2 возникают две тепловые волны Ох и Ьх, которые перемещаются в направлениях фильтрации смеси. Задвижка 1 закрыта, задвижка 3 открыта, а задвижка 2, открытая не полностью, регулирует скорость фильтрации и, следовательно, скорость движения тепловой волны в слое и А . Через некоторое время волны займут положение 02 и Ьа (см. рис. 7.7, б), после чего задвижка 1 открывается и исходная реакционная смесь последовательно проходит через слои Ах я А2 в направлении, указанном штриховыми стрелками. Через некоторое время тепловая волна 2 займет положение, показанное на рис. 7.7, б. В этот момент начинается подача реакционной смеси между слоями Ах и А , что обеспечивается переключением задвижек 1—3. При этом задвижка 1 закрывается, а 3 — открыта, задвижка 2 открыта не полностью, регулируя скорость фильтрации смеси (а следовательно, и скорость движения волны Ьх) в слое Ах. Это приводит к образованию двух фронтов и Ь . Цикл повторяется. Таким образом, слой Ах служит для периодического нагрева части слоя А , на котором затем происходит превращение исходной реакционной смеси. [c.294]

Математическое моделирование процессов крекинга в кипящем слое и восходящем потоке катализатора. Для процесса в кипящем слое катализатора предлагалось считать [491, что сырье движется в изотермическом потоке идеального вытеснения, а катализатор — в потоке идеального перемешивания. При этих допущениях вид математического описания будет тот же, что и приведенный выше но р него не войдет уравнение теплового баланса. В работах [50, 511 считали изотермическими потоками идеального перемешивания и движение сырья, и движение катализатора. В цитированных выше работах получено удовлетворительное совпадение экспериментальных и рассчитанных данных. [c.371]

Кипящий слой катализатора наиболее целесообразно применять в процессах, требующих частой регенерации катализатора. Для проведения реакций с большим тепловым эффектом кипящий слой особенно рационален в аппаратах большой мощности, поскольку в этом случае другие конструкции становятся практически неприемлемы. [c.270]

Реакторы для работы с кипящим слоем катализатора обычно представляют собой цилиндрические аппараты с распределительной решеткой внизу. В случае экзо- или эндотермических реакций аппарат снабжается внутренним теплообменником. Вследствие практического отсутствия перепада температуры по сечению аппарата и благоприятных условий тепловой устойчивости, в процессах с кипящим слоем можно допускать весьма значительную разность между температурами катализатора и теплоносителя. [c.270]

Для определения числа стационарных решений строят функциональное уравнение на основе теплового баланса аналогично процедуре при нахождении числа стационарных решений каталитического процесса на внешней поверхности зерен. Это уравнение характеризует начальные и конечные температуры в частице или в слое катализатора. Оно позволяет выявить области существования одного или нескольких решений исходных уравнений, а также точки ветвления, определяющие критические условия перехода от одного стационарного режима к другому. [c.514]

Основные свойства теплового фронта химической реакции в неподвижном слое катализатора с технологической точки зрения представляют значительный интерес по следующим причинам 1) при движении теплового фронта в направлении фильтрации газа перепад температур во фронте (между максимальной и входной температурой реакционной смеси) может во много раз превосходить величину адиабатического разогрева смеси. Это позволяет осуществлять каталитический процесс без предварительного постороннего подогрева реакционной смеси до температуры, при которой химическое превращение протекает с большей скоростью 2) скорость распространения теплового фронта гораздо меньше скорости фильтрации реакционной смеси (что и дает возможность использовать такой режим) 3) при движении высокотемпературного фронта через холодный слой катализатора за областью максимальных температур образуется падающий по длине слоя температурный профиль (это свойство благоприятно с технологической точки зрения для многих, например экзотермических обратимых, процессов, так как обеспечивает высокую степень превращения или избирательность) [c.305]

Один из возможных способов удержания теплового фронта в неподвижном слое катализатора - периодическое переключение направления подачи (реверс) газовой смеси. Рассмотрим этот нестационарный способ организации гетерогенного каталитического процесса подробнее. [c.306]

Во всех систе1иах каталитического крекинга с движущимся слоем катализатора тепловые балансы реактора и регенератора взаимосвязаны. Тепло, необходимое для нагрева сырья до температуры реакции и осуществления самого процесса, вносится двумя источниками из регенератора потоком регенерированного катализатора и из трубчатой печи с подогретым сырьем. При повышенном коксообразовании тепла сгорания кокса достаточно для обеспечения всего количества тепла и необходимая температура предварительного нагрева сырья достигается уже в системе теплообменников. Однако на современных промышленных установках предпочитают сооружать печи, поскольку это сообщает процессу гибкость при изменении качества сырья и глубины конверсии. [c.51]

Вторым уровнем для реактора с неподвижным слоем является модель процесса на одном пористом зерне катализатора. Составные части указанной модели представляют собой стадии переноса вещества и тепла внутри зерен катализатора и химического превращения на активной поверхности. Связи между стадиями описываются уравнениями материального и теплового балансов. Третьим уровнем служит модель в элементе неподвижного слоя с учетом процессов [c.464]

Особенно важное значение однородность катализатора имеет при осуществлении сложных необратимых процессов (окислительные аммонолиз и хлорирование, парциальное окисление углеводородов). Вариация соотношений констант разных реакций приводит к изменению избирательности и тепловыделения из-за резкого различия в тепловых эффектах основной и побочных реакций, что в свою очередь вызывает дальнейшее изменение избирательности процесса в слое катализатора возникают горячие пятна . [c.504]

Анализ результатов, полученных с помощью квазигомогенных моделей, показывает, что разработка такого существенно нестационарного процесса, как окислительная регенерация катализатора, должна быть ориентирована на двухфазные модели, т.е. на раздельный учет материального и теплового балансов для твердой фазы (катализатора) и газового потока. Поэтому наиболее совершенные модели, используемые для расчета выжига кокса в слое катализатора, учитывают существование двух фаз и процессы диффузионного переноса [150, 162]. Неотъемлемой составной частью такой модели слоя является нестационарная диффузионная модель зерна катализатора, аналогичная (4.13). Переносы тепла и вещества в газовой фазе обычно рассматриваются либо в приближении идеального вытеснения [162], либо с учетом процессов диффузии [150]. Из сравнения результатов этих двух работ видно, что приближение идеального вытеснения является достаточно корректным описанием процессов переноса в газовой фазе. [c.84]

Для регенераторов с неподвижным слоем катализатора основная задача-обобщение и систематизация существующих подходов для разработки математической модели и на их базе-определение условий, при которых становится корректным то или иное упрощение полной модели. Для регенераторов со сплошным движущимся слоем необходима Дальнейшая апробация двухфазной диффузионной модели при расчетах режимов работы аппаратов различной конструкции одно-, двух- и трехзонных. Для регенераторов с псевдоожиженным слоем приемлемые варианты модели практически необходимо разработать заново. Надежным фундаментом для такой разработки является кинетическая модель процесса и модель выжига на уровне зерна. Однако в любом случае разработка должна быть ориентирована на двухфазные модели, т. е. на раздельный учет теплового и материального балансов для твердой фазы (катализатора) и газового потока. По-видимому, иные подходы вряд ли будут успешными для такого существенно нестационарного процесса, как окислительная регенерация катализаторов. [c.97]

Тепловая инерционность слоя. Высокая скорость химического превращения в зоне реакции обеспечивается достаточно высокой температурой. Заметим, что тепловая энергия в зоне реакции, движущейся в направлении фильтрации газа, складывается из энергии реакции и энергии, накопленной слоем катализатора. Перепад температур в зоне реакции оказывается выше адиабатического разогрева. Накопление значительного количества тепла слоем возможно только при достаточно большой тепловой инерционности слоя (т. е. при достаточно большом отношении теплоемкости слоя катализатора к теплоемкости реакционной смеси). Большая тепловая инерционность слоя обеспечивает медленную, сравнительно со скоростью подачи реакционной смеси, миграцию высокотемпературной зоны реакции. Медленная скорость миграции возможна и по другим причинам. Нанример, вследствие большой теплопроводности слоя или большого значения адиабатического разогрева. Однако, эти факторы при небольшой тепловой инерционности слоя не могут обеспечить разогрев зоны реакции выше адиабатического. Для технологической реализации процесса переключений медленная скорость миграции реакционной зоны чрезвычайно существенна. [c.99]

Если учесть всегда присутствующие в реакторе флуктуации температуры (внутри и на входе), концентрации реагентов, неточность сведений о кинетике химического процесса, погрешности огрубления модели (например, предположение о пространственной однородности слоя катализатора, позволяющее использовать одномерную по пространственным переменным модель), естественно считать состояния, соответствующие различным значениям Скорости подачи газовой смеси, равновероятными. Это касается только тепловых характеристик системы. Если функция u t) кусочно-постоянна и минимальное время imm сохранения ее постоянного значения намного больше времени пребывания смеси в реакторе, т. е. imm Тн, то концентрационные характеристики успевают отреагировать на переключения и даже достичь квазистационарного состояния. [c.110]

Нестационарные процессы в гетерогенных каталитических реакторах можно создавать, изменяя входные условия — давление, состав, температуру, нагрузку исходной реакционной смеси. В этой главе предполагается, что процессы на поверхности катализатора квазистационарны. Тогда нестационарные температурные и концентрационные поля в зернистом слое катализатора будут определяться кинетическими характеристиками квазистационарного процесса, тепловыми эффектами происходящих в слое химических реакций, процессами переноса, закономерностями изменения входных условий и инерционными свойствами реактора в целом. [c.124]

Модель идеального смешения. В качестве лримера проведем анализ работы реактора с одним слоем катализатора дяя осу1рестнле-ния экзотермического процесса с отводом тепла всеми способами через поверхность, охлаждением циркулирующим катализатором и реакционной смесью. Будем считать, что поведение аЬпарата-подчиняется модели идеального смешения. Тогда изменения концентрации реагирующего вещества и температуры в слое катализатора характеризуются уравнениями материального и теплового балансов [c.507]

В то же время физические соображения, приведенные выше, качественно показывают возможность эффективности перехода к циклическому режиму при промежуточных значениях продолжительности периода. Отсюда следует, что оптимальная продолжительность длительности цикла соизмерима со значением характерного времени нестационарных тепловых процессов в слое катализатора. [c.132]

Реакторы изготовляют из малолегированной хромовой стали, содержащей 2,5—3,0% Сг и 0,2—0,25% Мо. Стенки не должны нагреваться при 300 ат выше 300°, поэтому реактор футеруют изнутри изоляционным слоем асбоцемента. Этот слой защищен от воздействия реакционной среды внутренней трубой из тонкой листовой хромоникелевой стали (катализаторная труба). Срок службы такой стали и внутренней футеровки ограничен, и они должны заменяться новыми через один год или через несколько лет. В реакторах старых конструкций для регулирования температуры реакции сверху внутрь реактора опущены трубы для ввода холодного газа. Од нако на таких трубах часто образуются отложения, поэтому в жидкофазных реакторах новых конструкций холодный газ вводится через боковые отверстия. Для измерения температуры в печах имеются, кроме того, гильзы, в которых помещают термоэлементы. Реакторы процесса жидкофазной гидрогенизации совершенно пусты, в реакторах парофазного процесса имеются встроенные элементы, на которых находится слой катализатора. Тепловой эффект процесса особенно высок при предварительном парофазном гидрировании, поэтому под колосниковыми решетками, на которых находится катализатор, имеются диафрагмы для быстрого смешения холодного и горячего реакционного газов. Вводимый сверху через крышку холодный газ проходит по кольцевому пространству между стенками реактора к середине, смешиваясь по пути с горячим газом, и только затем поступает через ситчатую тарелку в нижележащий слой катализатора. [c.99]

Промышленные и экспериментальные установки синтеза Фишера — Тропша, проектируемые и реализованные рядом мировых ведуш их нефтегазовых и технологических компаний, отличаются друг от друга способом отвода тепла из зоны реакции, т. е. конструкцией реакторов синтеза. С целью уменьшения теплового эффекта применяют разбавление синтез-газа, посту-паюш его на стационарный слой катализатора, проводят процесс синтеза в кипяш,ем слое катализатора, в жидкой фазе и т. д. [c.56]

Совпадение Гс и Т является критерием изотермичности слоя катализатора. Тепловые расчеты и эксперименты показывают, что даже для такого энергонапряженного процесса, как паровая конверсия метана, разница и 7 , не превышает 0.7 °С. [c.52]

Зависимость размерной скорости распространения фронта м = ии от скорости фильтрации немоното нна и имеет отрицательный минимум, а 0ц > 0. При ао = максимальная температура и скорость распространения фронта полностью определяются всеми прочими параметрами и, в частности, параметром X. Но как видно из оценок (3.48) и (3.49), всегда можно подобрать такое значение Я, при котором фронт распространяется навстречу потоку газа. В то же время при конечном значении параметра ао скорость распространения меньше, чем при бесконечном, а значит, тем более она отрицательна. О структуре фронта реакции — его профиле — можно судить на основании выражений (3.42), показывающих, что в зоне прогрева (охлаждения) температурные профили имеют экспоненциальный характер, а также на основании оценок максимальной температуры и ширины зоны химической реакции. Хотя структура теплового фронта в зоне реакции существенно зависит от кинетической модели процесса, такие характеристики, как максимальная температура и ширина реакционной зоны, вполне достаточны для практических целей. В частности, анализ приведенных оценок позволяет сделать вывод о том, что для реакторов с неподвижным слоем катализатора при низких входных температурах и малых адиабатических разогревах реакционной смеси можно всегда подобрать такие условия ведения процесса, при которых в нестационарном режиме будет достигнута достаточно высокая максимальная температура, обеспечивающая большую скорость химического превращения, причем достигнута она будет на небольшом участке слоя катализатора [16]. Реальные ограничения на максимальную температуру связаны только с величиной допустимого гидравлического сопротивления слоя катализатора. [c.89]

Модели реакторов РССГЖП. Для описания процессов в реакторах со стационарным слоем, катализатора разработаны различные математические модели, включающие уравнения материальных и тепловых балансов. Наиболее полные обзоры по имеющимся моделям представлены в работах [19, 20, 24—27]. [c.234]

Описание способа. В предварительно нафетый неподвижный слой катализатора при низкой температуре подается реакционная смесь. Нафеваясь от теплоемкого катализатора, смесь достигает температуры, при которой химическая реакция протекает со значительной скоростью. Тепло, вьщеляющееся в ходе реакции, еще больше увеличивает температуру смеси. В слор создается крутой температурный фронт, движущийся в направлении фильфации газовой смеси. Для сохранения тепловой энергии слоя через определенный промежуток времени направление фильтрации меняют на противоположное. При такой организации процесса слой катализатора выполняет не только свою основную функцию - ускорение химической реакции, -но и функцию регенератора тепла. [c.306]

В монографии приводятся результаты оригинальных теоретических и экспериментальных исследований гетерогенных каталитических процессов в искусственно создаваемых нестационарных условиях, при которых увеличиваются Яроиз-водительность и избирательность катализатора. Обсуждаются вопросы математического описания нестационарных процессов на поверхности катализатора и в реакторе в целом, их оптимизации, формирования и движения теплового фронта в неподвижном слое катализатора. Описываются различные методы организации нестационарных процессов, рассматривается широкое промышленное применение нестационарных методов катализа. [c.2]

Пуск реактора по данной схеме производится следующим образом. На предварительно разогретый слой катализатора исходная реакционная смесь с низкой входной температурой подается через заслонку 2 (заслонка 1 закрыта). В центральной части слоя (А1) и в крайней части (А2) возникают тепловые волны (О] и Ь соответственно), которые движутся в направлении фильтрации реакционной смеси. Направления газовых потоков в частях слоя указаны непрерывными стрелками (см. рис. 6.21, а). Через некоторое время (время полуцикла) тепловая волна щ займет положение 02, а волна 1 - положение 2 (см. рис. 6.21, б). В это время заслонка 1 открывается, а заслонка 2 закрывается. Это приводит к разделению теплового пика Д2 на две тепловые волны. Одна из них будет распространяться по центральной части слоя (/ 1), а вторая - по крайней части (слой А ). Направления распространения тепловых волн совпадают с направлениями фильтрации смеси в слоях и показаны стрелками (см. рис. 6.21, б). Через время полуцикла тепловая волна 02 займет вновь положение О) (см. рис. 6.21, а). После этого цикл повторяется. При такой организации процесса центральная часть слоя работает в режиме переменных направлений фильтрации реакционной смеси, а тепло, вьщеляющееся в этой части, служит для попеременного нафева слоев А2 и Ау Крайние части слоя работают периодически в режиме нафева или формирования и вытеснения тепловой волны. Через несколько переключений во всех частях слоя устанавливаются периодически повторяющиеся температурные и конценфационные поля. [c.321]

Важным технологическим показателем является максимальная температура в слое катализатора. Оказалось, что колебания максимальной температуры в различных схемах незначительны. Максимальное значение температура достигает в схемах, где используются слои с переменными направлениями фильфации -например, схема / и ценфальная часть в схеме V. Обусловлено это динамическими забросами по температуре при переключении направления фильфации. Для схемы III, где тепловая волна в процессе движения по слою не изменяет своей формы, динамический заброс полностью исключен. Максимальная температура в этом случае будет несколько ниже. [c.330]

На основе предположения о том, что динамика процессов в реакторе с неподвижным слое катализатора описывается математической моделью, учитывающей теплопроводность слоя катализатора, конвективный поток газа, межфазный тепло- и массообмен и химическую реакцию, изучается явление распространения теплового фронта. При некоторых естественных предположениях относительно зависимости скорости химическй реакции от температуры и состава реакционной смеси доказывается существование я единственность решения соответствующих уравнений в виде бегущей волны. Определяются условия существования стоячей волны. Нрицодятся оценки основных характеристик теплового фронта максимальной температуры, скорости распространения и ширины реакционной зоны. [c.167]

Тепловой баланс по скелету слоя складывается из теплового потока по скелету (этот вклад описывается процессом эффективной теплопроводности), теплообмена с газовой фазой (этот поток пропорцжонален общей внепшей поверхности зерен катализатора в единице объема слоя — 5уд) и источника тепловой энергии в скелете слоя катализатора (источником является тепловой поток, вытекающий из зерна катализатора через его поверхность по нормали к ней этот поток также пропорционален [c.75]

Энергетический баланс установившегося динамического режима распространения фронта реакции (3.436), представляющий собой взаимно однозначное соответствие между 0 и ю, характеризует отличие процесса распространения в гетерогенных и гомогенных газовых или конденсированных средах, в которых б(со)= 1 и, зна--чит, 0 = 00 + А бадЖ. В гетерогенных системах это условие выполняется только в случае стоячей волны, когда со = 0. Если же м > О, то 0 > 00 + АОадЗ , а если о)<0, то 0 < 0о + АбадЗ . Объясняется этот эффект тем, что вследствие большого различия теплоемкостей твердых и газовых фаз инерционность теплового поля гораздо больше инерционности концентрационного поля, что обусловливает возможность быстрой подачи непрореагировавшего компонента — теплового источника — в медленно перемещающееся тепловое поле. При движении фронта в направлении фильтрации газа максимальная температура выше адиабатической, так как в этом случае тепло, выносимое волной, складывается из адиабатического разогрева и тепла, отдаваемого слоем катализатора при его охлаждении. При движении фронта навстречу потоку газа, наоборот, часть тепла реакции расходуется на прогрев слоя катализатора, вследствие чего максимальная температура в зоне реакции ниже адиабатической. [c.84]

Стабилизация и длительное ос ществление циклических режимов в широкой области экспериментальных условий показывают возможность нестационарного ведения процесса в одном слое катализатора при низких температурах исходной (смеси. Общее свойство экспериментальных циклических режимов — близость протекающих в них процессов к рассмотренному ранее явлению распространения теплового фронта. На это указывает примерное постоянство максимальной температуры во времени, неизменность формы температурного профиля на участке слоя, где катализатор отдает тепло исходной смеси. Как и в процессе распространения фронта, реакция в основном протекает в узкой зоне по длине слоя, в которой температура газа повышается от 380—400°С до максимальной. Далее имеется область с почти неизменной температурой, близкой к Гти. В этой области скорость реакции мала, а состав смеси близок к равновесному. Тепло, полученное газом в зоне реакции, расходуется на подогрев участков слоя, противоположных входу реакционной смеси. Вследствие высокой тепловой емкости катализатора эти участки слоя разогреваются постепенно, что вызывает образование падающего по длине (с ростом степени превращения) температурного профиля. Такой профиль отвечает требованию оптимального температурного режима обратимых реакций. Это позволяет увеличить степень превращения SO2 по сравнению с равновесной, достигаемой нри температуре Тша.%- Заметный прирост степени превращения на участке слоя катализатора с надаюнщм температурным профилем наблюдался в большинстве нестационарных режимов. Например, в режиме, показанном на рис. 4.6, конечная степень превращения выше равновесной при = 580°С на 10—12% и составляет 94—95%. В режиме 9 (см. рис. 4.7) прирост степени превращения над равновесной равен примерно 3%. Интересно отметить, что активность и прочностные характеристики промышленного ванадиевого катализатора не изменились после длительного периода работы в нестационарных условиях [3]. [c.109]

Схема 4 спичка приведена на рис. 6.4 [4]. По этой схеме реакционный процесс ведут в слое катализатора, разделенном на две неравные части Л, и А,. Часть слоя Ау служит для периодического нагреша слоя А 2. Наиример, на предварительно нагретый до достаточно высокой темиературы слой катализатора Л, и Лг подается исходная реакционная смесь с низкой входной температурой. Направления фильтрации реакционной смеси показаны стрелками (см. рис. 6.4, а). При этом в каждой части слоя Л, и Ла возникают две тепловые волны ау и Ь,, которые перемещаются в направлениях фильтрации смеси. Задвижка 1 закрыта, задвижка 3 открыта, а задвижка 2 открыта не полностью, регулируя скорость фильтрации, и, следовательно, скорость движения тепловой волны в слое Л,. Через некоторое время волны займут положение Оа и 6а (см. рис. 6.4, б), после чего задвижка 1 открывается, и исходная реакционная смесь последовательно проходит через слои Л, и Ла в направлении, указанном штриховыми стрелками. Через некоторое время тепловая волна Ьа займет положение, показанное на рис. 6.4, а. В этот момент начинается подача реакционной смеси межщг слоями Л, и Л а, что обеспечивается переключением задвижек 1—3. При этом за- [c.149]