химический каталог




Расчеты аппаратов кипящего слоя

Автор А.П.Баскаков, И.П.Мухленов, Б.С.Сажин, В.Ф.Фролов и др.

тся нелинейно с изменением концентрации реагентов, температуры и времени.

Удобной для применения мерой активности катализатора является отношение скоростей процесса на испытуемом катализаторе и без катализатора (или на эталонном катализаторе). При одинаковой движущей силе отношение скоростей эквивалентно отношению констант скоростей каталитического kK и некаталитического k процессов. Из уравнения Аррениуса:

_&к ^ок ехр [— EKf(RT)]

k k0 ехр [- EJ(RT)] [; '

При равенстве &ок = &о

Щ- = ехр [Л?/(#Г)] (5.4а)

где Л? = Е — Ек\ Јh — энергия активации на испытуемом катализаторе, а Е — в эталонных условиях.

Однако для ряда каталитических реакций &0к < k0, поэтому выражение (5.4а) может быть недостаточно точным. Тем не менее, оно вполне применимо для технических расчетов вследствие того, что АЕ в экспоненте влияет в сотни раз более, чем изменение ko. При сравнении каталитических реакций (kK) с некаталитическими (k), отношение kK/k может составлять 103—107.

Каталитическая активность определяется свойствами всей взаимодействующей системы, включающей катализатор и реакционную смесь. Общая наблюдаемая активность натуральных зерен катализатора для химического процесса в целом (включая диффузионные стадии) может выражаться следующей функциональной зависимостью.

A=f (СКат> ^и> ^и> •••» Сп, Сприм, Т, Р, 5уд, d3 ср, Гэ, W,

Мн, М'и Ми, ...) (5.5)

Здесь Скат, Са, Си, с'к, Сп, Сприм — концентрации катализатора, активатора, исходных веществ, продукта и примесей, соответственно; Т — температура; Р — давление; 5уд — удельная поверхность катализатора; d3. ср — средний размер (диаметр) зерна; гэ — эквивалентный радиус пор; w — линейная скорость

потока реагентов; MlV Ми, Мп — молукулярные массы исходных веществ и продукта, соответственно.

8 практических случаях большая часть независимых переменных, входящих в функциональную зависимость (5.5), остается неизменной или же изменяется настолько, что не влияет на активность катализатора. Однако каждая независимая переменная при значительном изменении условий может сказаться на активности катализатора.

Кинетика каталитических процессов описывается формулами общего вида

и = kv АС (5.6)

где скорость реакции и является определяемой величиной, зависящей от константы скорости k, общего (насыпного) объема катализатора v, движущей силы процесса ДС.

В расчетах определяемой величиной часто является время контакта газа с катализатором т или высота слоя катализатора Н. Соответственно, при слабом перемешивании газа (характерном для плотной части кипящего слоя — см. раздел 5.3) скорость процесса можно выражать как и == dGu/d%, где Gn — количество продукта; т — фиктивное время соприкосновения, поскольку v — это не свободный объем между зернами катализатора, а общий объем. Так как % — H/w, то и = w(dGn/dH), где w — фиктивная линейная скорость газа, рассчитанная по его расходу Vr на полное сечение слоя катализатора (сечение аппарата).

Если определяют объем катализатора, то зная Vr из материального баланса и учитывая, что -z — v/VT, выражают скорость процесса и = Vr{dGn/'dv).

При перемешивании газа, близком к полному, например в аппаратах КС [5] с мешалками: и = Gn/% = wGn/H = VrGn/v.

9 зак. lee 257

Часто заменяют в формулах количество продукта его концентрацией в продукционной среде или концентрацией основного исходного вещества Сн в поступающей газовой смеси либо степенью превращения х основного исходного вещества. Соответственно меняется структура формулы (5.6) [1, 4, 5]. Например, при слабом перемешивании газа

и — dxfdx = & ДС (5.6а)

Константа скорости каталитического процесса k — в общем сложная величина (см. (5.5)). Однако для кинетической области и протекания процесса вдали от равновесия можно принять k = ~k\ {k\ — константа скорости прямой реакции). Для диффузионной области k = D3/6 (D3 — эффективный коэффициент диффузии; б — толщина диффузионного слоя).

Большинство процессов протекает в переходном режиме, когда приходится определять k экспериментально на натуральных (неизмельченных) зернах.

Движущая сила процесса для модельной реакции ак -f- ЬЕ зс± з=? dD -f- еЕ может быть выражена по закону действия масс:

АС = (Сл - С*А)А (СВ - С*В)Ь (5.7)

где СА И СВ — среднелогарифмические концентрации веществ от начальной СЛ до конечной Ск при режиме, близком к идеальному вытеснению (слабое переме- < шивание газа); при сильном перемешивании средняя концентрация компонента в газе равна конечной (С = Ск).

Если равновесные концентрации Сл, С% неизвестны, т. е. неизвестны константы равновесия, то приходится общую скорость>

процесса учитывать как разность скоростей прямой (и{) и обратной

. <- -> <\и2) реакций: и = их — и2.

При расчетах желательно выражать k в ч-1. Для этого в формулах типа (5.6) следует, например, выражать: и — в кг/ч, и — в м3, АС — в кг/м3, а в (5.6а) АС должна быть безразмерна (например, мольные доли основного исходного вещества, лимитирующего скорость реакции (Сл))К сожалению, в технической литературе для

страница 109
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150

Скачать книгу "Расчеты аппаратов кипящего слоя" (4.83Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
где пройти курсы валютного кассира краснодар
Ingersoll Mechanical Watches IN3219SBK
курсы прих
конструирование одежды курсы

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(07.12.2016)