химический каталог




Технология катализаторов

Автор И.П.Мухленов, Е.И.Добкина, В.И.Дерюжкина

9), выражается формулой:

Ccp = (Ce-CK)/[2,31g(CH/CK)]. (1.45)

Здесь С„ и С„ — начальная (на входе в реактор) и конечная концентрации исходного вещества.

(1.46)

В проточных реакторах приближенно полного смешения^ реагенты смешиваются с продуктами реакции на весьма малой высоте слоя (за малый промежуток времени). Текущая концентрация исходного вещества постоянна почти по всей высоте слоя и равна конечной С„ (рис. 1.11, б). Следовательно, текущая движущая сила [см. уравнение (1.39)1 и степень превращения х являются величинами постоянными, т. е. справедливы следующие равенства:

ДС = ДССР = ДС„ = const; х = *ср = хК — const.

(1.43)

?I

т = сА

кС\ (I-*)"

Здесь Сдн — начальная (на входе в реактор) концентрация основного исходного вещества, определяющего скорость реакции.

(1.44)

При неизменной константе k

1 Г dx

Режим полного смешения характеризуется столь турбулентным течением потока реагентов, при котором любой элементарный объем реагирующей смеси мгновенно перемешивается со всем содержимым реактора, так как скорость циркуляционных движений газа (жидкости) по высоте и сечению во много раз больше скорости линейного движения по оси реактора Время пребывания в реакторе отдельных молекул может теоретически изменяться от нуля до бесконечности и т' =^тср. В реакторах полного смешения температуры и концентрации реагентов во всем реакционном объеме постоянны.

К режиму полного смешения приближаются каталитические процессы в реакторах свободного взвешенного (кипящего) слоя, не заторможенного какими-либо насадками, при не очень больших высотах слоя (Я < 1 м) и высоких скоростях газового потока, в 2—4 раза превышающих критическую скорость начала 42

(1.47)

Поэтому скорость процесса при приближении к полному перемешиванию можно с достаточной для технических расчетов точностью определить отношениями [ср. суравнением (1.35) ]:

и - С„/т; и = Сп/т; и = x/t.

Кинетические уравнения, аналогичные соотношениям (1.37) и (1.41), будут следующие:

и = Gd/T = *чДСк или и = л/т = * (1 — х). (1-48)

a S

.11. Зависимость выхода продукта (степени превращения) X и концентрации исходного вещества С от времени для процессов:

а — идеального вытеснения; б — полного смешения

43

1 При этом константа скорости окажется иной, чем для идеального вытеснения [ср. с уравнением (1.42)1:

(1.49)

Значения констант скорости процесса в реакторах смешения, как правило, намного больше, чем в реакторах вытеснения, а движущая сила процесса (ср. рис. 1.11, а и 1.11,6) намного меньше. В реальных аппаратах неполного смешения кривые х и С занимают промежуточное положение между кривыми, представленными на рис. l.ll.a и рис. 1.11,6. Развернутое кинетическое уравнение (1.5) пригодно для расчета процесса в реакторах вытеснения и смешения.

Характеристическое уравнение для определения времени контакта газа в реакторе смешения для необратимой реакции л-го порядка по основному веществу А, идущей без изменения объема:

(1.50)

kC\ (1-х)"

(1.51)

дт

Для реакторов с неполным смешением реагентов применяют диффузионную модель, в которой используется характеристическое уравнение идеального вытеснения с добавлением члена, учитывающего перемешивание согласно второму закону Фика:

?о.-5д#~*сХ.

Здесь D9 — эффективный коэффициент диффузии, сочетающий молекулярное и конвективное (турбулентное) перемешивание; Я — высота слоя катализатора.

По кинетическим уравнениям смешения иногда рассчитывают реакторы кипящего слоя [17, 351. В отличие от реакторов с одним или несколькими фильтрующими слоями катализатора, для расчета которых применяют уравнения идеального вытеснения, в реакторах с кипящим слоем создаются иные условия для работы катализатора. Прежде всего катализатор для кипящего слоя (КС) должен быть износоустойчивым при перемешивании и трении; его прочность на истирание должна быть на порядок выше, чем в реакторах с неподвижными слоями.

В реакторах с неподвижными слоями гидравлическое сопротивление ДР возрастает по экспоненте с уменьшением зерна катализатора, а в реакторах КС оно не зависит от размера зерна при данной высоте слоя. Поэтому в реакторах КС применяют мелкозернистые катализаторы, что дает возможность полностью использовать внутреннюю каталитическую поверхность. В отличие от реакторов с неподвижным слоем в реакторах КС нет местных перегревов в слое и в зерне (вследствие его малых размеров), температура по высоте слоя постоянна, поэтому требования к тер44

мостойкости катализатора понижаются. В реакторах с неподвижным слоем, в особенности в трубчатых (см. рис. 1.9, б), для устранения местных перегревов или охлаждений желательно применять катализаторы с повышенной теплопроводностью.

Следует отметить, что кинетические уравнения полного смешения применяют для расчета жидкофазных реакторов с мешалками, используемых в производстве катализаторов.

По температурному режиму процессы и соответствующие им реакторы делят на адиабатические, изотермические и политермические.

Адиабатические процессы происходят

страница 17
< 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

Скачать книгу "Технология катализаторов" (2.38Mb)


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

 

 

Реклама
внешний аккумулятор на моноколесо
привод воздушной заслонки gma1211elan
CLAS EVO SYSTEM 15 FF
участки с газом и электричеством по новорижскому шоссе

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
(28.03.2017)