ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Влияние гидродинамики кипящего слоя на показатели каталитического процесса из "Расчеты аппаратов кипящего слоя" Константу скорости процесса определяют экспериментально проточным или проточно-циркуляционным методом и, как правило, относят к массе или насыпному объему катализатора. [c.277] Модель с полным перемешиванием в плотной части слоя позволяет получить удовлетворительные результаты при расчете простых каталитических процессов в слоях крупных частиц (средний диаметр частиц более 0,5 мм, скорость начала взвешивания более 0,1 м/с) при Аш = 10 — Шо 0,2 м/с. Расчетные значения степени превращения реагента для более мелких частиц и меньших значениях получаются заниженными. [c.278] Применение этой модели для расчета сложных каталитических процессов, в которых кроме определения общей степени превращения основного реагента необходима оценка избирательности, нецелесообразно. Режим полного перемешивания в плотной части слоя, заложенный в модель, внесет существенные коррективы в соотношение скоростей конкурирующих процессов, что отразится прежде всего на значении избирательности и может даже привести к качественно неправильным результатам. [c.278] Степень превращения, рассчитанная по модели с идеальным вытеснением в плотной части слоя, получается выше, чем для случая с полным перемешиванием при прочих равных условиях. Эту модель можно применять для КС с мелкими частицами катализатора. [c.278] Ячеечная модель презназначена для расчета процессов, протекающих на мелких частицах катализатора (диаметр частиц менее 0,5 мм, скорость начала взвешивания менее 0,1 м/с). [c.278] Для расчета сложных последовательных и параллельных процессов лучше использовать модели с идеальным вытеснением в плотной части слоя или ячеечные модели. [c.278] Рассмотренные модели пригодны для реакторов со свободным слоем, хотя при известном числе и размерах пузырей допустимо проводить по ним также расчеты реакторов с организованным КС [6]. [c.278] Таким образом, кинетика каталитического процесса может влиять на гидродинамическую обстановку в КС и наоборот. Поэтому нельзя судить о целесообразности проведения нового процесса в КС только на основании результатов расчета по двухфазной модели. [c.279] Для получения достоверных количественных результатов расчета и окончательного выбора модели необходимо опираться на экспериментальные данные, полученные в опытном реакторе, размер которого существенно превышает размер неоднородностей в слое [1]. Только такой подход позволяет считать, что выбранная модель применима для широкого круга задач — от расчета показателей процесса в большом интервале изменения исходных параметров до выбора оптимальных режимов работы и масштабирования реакторов. [c.279] При проведении каталитических процессов в КС степени превращения получаются иными, чем в идеальных реакторах. Имеющиеся в литературе данные о влиянии различных факторов на выход продукта и избирательность процесса в реакторах с КСК немногочисленны и часто противоречивы [1, 6, 11]. [c.279] Кипящий слой отличается от неподвижного сложностью гидродинамической обстановки, которая приводит к увеличению числа параметров, определяющих выходные показатели работы реактора. Вследствие разницы в скоростях начала взвешивания сопоставление экспериментальных данных для частиц разного размера затруднительно при одинаковых значениях линейной скорости газа. Давление в КС оказывает такое же действие, как и в неподвижном слое, на скорость газофазного каталитического процесса и равновесный состав смеси. Однако с ростом давления снижаются скорости начала взвешивания и уноса, слой становится более однородным. Таким образом, традиционные подходы, применяемые для реакторов с фильтрующим слоем катализатора и заключающиеся в анализе влияния скорости процесса и времени контакта на выход продукта, непригодны для КС. [c.279] Экспериментальные данные целесообразно интерпретировать в рамках двухфазных моделей с различными типами потоков в фазах и между ними. [c.279] Рост линейной скорости газа приводит к увеличению газонаполнения, расширения слоя, доли газа, проходящего слой в пузырях, размера и скорости подъема пузырей и к уменьшению количества пузырей и времени их пребывания в слое [1, 6]. Все это, как правило, обусловливает снижение степени превращения реагентов (рис. 5.18). [c.280] Имеются указания [1, 11], что для реакторов КС существует оптимальное значение линейной скорости газа, при котором степень превращения достигает максимального значения. Наличие такого оптимума можно объяснить следующим образом. При скоростях газа, близких к началу взвешивания, вероятно, образование устойчивых газовых каналов, недостаточно интенсивное перемешивание частиц могут вызывать нарушение изотермичности реактора. Увеличение расхода газа интенсифицирует перемешивание катализатора и разрушает каналы, что обеспечивает выравнивание температуры, лучший контакт реагентов с катализатором и повышение степени превращения. С дальнейшим возрастанием скорости газа все большая его доля проходит через слой в пузырях и, следовательно, выход продукта уменьшается. [c.280] Диаметр частиц влияет на значение скоростей начала взвешивания и уноса, а также на степень использования внутренней поверхности катализатора. Сопоставление показателей процесса на катализаторе различного зернения целесообразно при одинаковых величинах избытка скорости над началом взвешивания. При увеличении в определенных пределах размера частиц, а следовательно, скорости начала взвешивания и рабочей скорости газа снижаются время пребывания реагентов в плотной фазе, степень использования внутренней поверхности катализатора и скорость процесса. Но одновременный и существенный рост доли газового потока, проходящей в плотной фазе, проводит, как это показано на рис. 5.18,6, к повышению степени превращения реагентов, что вместе с возрастанием рабочей скорости газа обеспечивает увеличение производительности реактора. Укрупнение частиц целесообразно до некоторого предела, после которого выход продукта будет снижаться за счет уменьшения скорости процесса и времени контакта газа в плотной фазе. Увеличение выхода продукта с ростом размера зерен катализатора наблюдается и в других процессах [11, 22, 23]. Для частиц различного размера при одинаковых числах псевдоожиження не обеспечивается подобие гидродинамической обстановки в слое [1]. Поэтому рассмотрение влияния размера частиц на показатели процесса при фиксированном значении числа псевдоожижения менее наглядно. [c.281] Начальная высота слоя определяет время контакта реагентов с катализатором в плотной части слоя, средний размер неоднородностей и время их пребывания в слое. В отличие от фильтрующего слоя, в свободном КС вследствие влияния гидродинамической обстановки достижение степеней превращения, близких к равновесным значениям, практически невозможно (рис. 5.19). При низких высотах слоя выход продукта зависит как от скорости процесса в плотной части слоя, так и скорости межфазного массообмена. Например, скорость окисления диоксида серы достаточно велика, и концентрация триоксида серы в плотной фазе приближается к равновесной уже при начальной высоте слоя, равной 0,25 м. При больших высотах слоя процесс начинает лимитироваться скоростью межфазного газообмена. Благодаря более интенсивному межфазному газообмену в организованном КС, выход продукта увеличивается, как это показано на рис. 5.19. [c.281] С результатами измерений степени превращения по высоте слоя, которые представлены на рис. 5.20. [c.282] Следовательно, в промышленном реакторе КС увеличивать начальную высоту слоя катализатора целесообразно до некоторого предела, который зависит от соотношения скоростей процесса в плотной части слоя и межфазного газообмена. [c.282] Вернуться к основной статье