ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Влияние величины зерен на активность катализатора и гидравлическое сопротивление слоя катализатора из "Катализ в производстве серной кислоты" Н—высота слоя зернистого материала, м. [c.84] Если диаметр трубы, в которую загружен катализатор, не намного превышает размер зерен, то гидравлическое сопротивление при равных условиях будет несколько меньше, чем следует из уравнения (1,78), благодаря увеличению доли свободного объема вблизи стенок . [c.84] С помощью уравнения (1,78) можно для заданных условий рассчитать гидравлическое сопротивление зернистых катализаторов, зерна которых имеют любые размер и форму. [c.84] например, имеется слой катализатора высотой 1000 мм, состоящий из зерен цилиндрической формы диаметром 4 мм и высотой 10 мм, при доле свободного объема т, равной 0,5. При температуре 500° и давлении 1,1 ата через 1 сечения этого слоя проходит в час 1500 л (в пересчете на нормальные условия) Газовой смеси, состоящей из 7% двуокиси серы, 11% кислорода, 82% азота. [c.85] Требуется определить изменение давления газа при прохождении его через слой катализатора. [c.85] Прежде всего определим наружную поверхность s зерен в единице объема катализатора. [c.85] С уменьшением размера зерна гидравлическое сопротивление слоя катализатора возрастает, так как поверхность зерен в единице объема обратно пропорциональна поперечнику зерна. При очень больших значениях Re гидравлическое сопротивление обратно пропорционально поперечнику зерна, а при очень малых обратно пропорционально квадрату поперечника зерна. [c.86] На рис. 6 показана зависимость гидравлического сопротивления единицы высоты слоя катализатора (линия 2) и всего слоя (линия 3) от параметра пропорционального поперечнику зерна катализатора. В области очень малых значений параметра (кинетическая область) гидравлическое сопротивление всего слоя катализатора резко падает с увеличением размеров зерен, так как высота слоя почти не меняется. Наоборот, в области больших значений ij (область внутренней диффузии) увеличение размеров зерен мало сказывается на гидравлическом сопротивлении всего слоя, так как уменьшение гидравлического сопротивления единицы высоты слоя в значительной мере компенсируется увеличением высоты слоя вследствие уменьшения степени использования внутренней поверхности зерен. [c.86] Отсюда вытекает, что в кинетической области целесообразно увеличивать размер зерен, так как это приводит к уменьшению гидравлического сопротивления без изменения расхода катализатора. Во внутренней диффузионной области, наоборот, целесообразно уменьшать размер зерен, так как при этом уменьшается требуемый объем катализатора без заметного изменения общего гидравлического сопротивления. [c.86] Оптимальная величина зерен соответствует, следовательно, переходной области между кинетической и внутренней диффузионной областями. Для реакций первого порядка это отвечает значениям параметра лежащим в пределах от 2 до 6. [c.86] Как видно из уравнения (1,78), гидравлическое сопротивление очень сильно зависит от доли свободного объема в слое зернистого катализатора. Так, при увеличении доли свободного объема на 10% (например, с 0,45 до 0,5) гидравлическое сопротивление уменьшается в 1,5 раза. Поэтому можно значительно снизить гидравлическое сопротивление без заметного уменьшения активности катализатора, если придать зернам катализатора такую форму, которая обеспечивает увеличение доли свободного объема, например кольцеобразную. Это целесообразно, однако, только в тех случаях, когда скорость процесса не зависит от переноса к внешней поверхности зерен. [c.87] Во внешней диффузионной области, как следует из уравнения (I, 54), скорость процесса возрастает с уменьшением диаметра зерен. Точно так же зависит от диаметра зерен и величина гидравлического сопротивления. Поэтому при уменьшении величины зерен катализатора при постоянной скорости газа гидравлическое сопротивление слоя остается неизменным, так как увеличение сопротивления единицы высоты слоя компенсируется уменьшением высоты всего слоя. Отсюда следует, что для контактных процессов, протекающих во внешней диффузионной области, целесообразно применять катализатор в форме возможно более мелких зерен. Уменьшение величины зерен ограничивается лишь возможностью равномерного распределения газа по сечению тонкого слоя катализатора. [c.87] Вернуться к основной статье