ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Температура зажигания ванадиевых катализаторов из "Катализ в производстве серной кислоты" Помимо активности и термической устойчивости, промышленная ценность катализаторов для экзотермических реакций определяется минимальной температурой газа, входящего в слой катализатора, при которой обеспечивается быстрый разогрев катализатора. Эту минимальную температуру входящего газа мы будем называть температурой зажигания. Между температурой зажигания и предельно допускаемой температурой (определяемой термической устойчивостью катализатора, положением равновесия и возможностью побочных реакций) лежит рабочий интервал температур, шириной которого определяется выбор конструкции контактного аппарата. Чем шире этот интервал, тем проще при прочих равных условиях конструкция аппарата и устойчивее его работа. [c.158] Температура зажигания зависит от природы катализатора, состава реакционной смеси и теплового эффекта реакции. [c.158] Для газовых смесей, не содержащих первоначально трехокиси серы, в уравнение (IV, 16) вместо парциальных давлений трехокиси серы надо подставить значения теплоемкостей газа. [c.161] Поскольку концентрация кислорода не влияет на диссоциацию сульфата ванадила, при увеличении ее должна снижаться температура зажигания. Повышение концентрации кислорода с И до 50% понижает ожидаемую темне )атуру зажигания на 35°. [c.161] Подогрев газа до начальной температуры производится в верхней части трубки с помощью нагревателя 5, представляющего собой спираль из нихромовой проволоки. Вокруг слоя катализатора расположен второй нагреватель 6, предназначенный для компенсации потерь тепла через стенки прибора. Сила тока. [c.162] Скорость газа во всех опытах составляла 2 л в минуту, что отвечает объемной скорости 12 ООО и фиктивной линейной скорости (при нормальных условиях) 0,15 м сек. В промышленных контактных аппаратах для производства серной кислоты линейная скорость составляет 0,1—0,3 м сек. [c.163] Для определения температуры зажигания температура газа, входящего в слой катализатора, постепенно повышалась путем увеличения нагрузки на обмотке нагревателя 5 при одновременном увеличении силы тока в соответствии с калибровочной кривой в компенсационном нагревателе 6. При низких температурах, пока реакция практически не протекает, температура газа, выходящего из слоя катализатора, и температура газа, входящего в него, остаются равными. С повышением температуры, при приближении к температуре зажигания, слой катглизатора начинает разогреваться, причем температура в конце слоя быстро нарастает в сравнительно узком интервале изменения температуры газа, входящего в слой катализатора. За температуру зажигания условно принималась такая температура газа, входящего в слой катализатора, при которой разогрев в слое в условиях опытов достигал 10°. [c.163] Исследование было проведено с ванадиевым катализатором. Путем смешения двуокиси серы с различными количествами воздуха и кислорода концентрации двуокиси серы изменяли от 7 до 95% и кислорода—от 5 до 75%. [c.163] При постоянной концентрации кислорода увеличение концентрации двуокиси серы не сказывается на температуре зажигания изменение же концентрации кислорода резко влияет на температуру зажигания. Так, при повышении концентрации кислорода от 5 до 75% температура зажигания понижается на 50°. [c.164] Для газа, получаемого при обжиге колчедана и содержащего 7% двуокиси серы и 11% кислорода, температура зажигания ванадиевых катализаторов составляет около 423°. При переработке газа, получаемого сжиганием серы, оптимальная концентрация двуокиси серы достигает 8,5% при концентрации кислорода 12,5%, и температура зажигания снижается до 420°. Для смеси чистой двуокиси серы с воздухом оптимальный состав газа отвечает содержанию 14% двуокиси серы и 18% кислорода, и температура зажигания равна 410°. Для стехиометрической смеси двуокиси серы с кислородом температура зажигания снижается до 394°. [c.164] Таким образом, в производственных условиях при переработке газовых смесей, богатых двуокисью серы, нет оснований опасаться роста температур зажигания, если только не снижается концентрация кислорода. При уменьшении же концентрации кислорода температура зажигания значительно возрастает. Так, при переработке углистого колчедана, содержащего 10% углерода, когда концентрация двуокиси серы равна 7%, концентрация кислорода падает до 6,7%, температура зажигания повышается до 437° с увеличением концентрации двуокиси серы до 8% концентрация кислорода понижается до 4,65%, в результате чего температура зажигания повышается до 445°. [c.164] При переработке газа, содержащего мало кислорода, колебания в составе газа резко влияют на температуру зажигания, что может легко приводить к затуханию контактного аппарата. Это надо иметь в виду при переработке газа, полученного из углистого колчедана, гипса, пирротина и других видов сырья, требующих повышенного расхода кислорода при обжиге. [c.164] На рис. 25 приведена тройная диаграмма, позволяющая определять температуры зажигания любых смесей двуокиси серы, кислорода и азота. На этой диаграмме нанесены также точки по данным табл. 14. [c.165] В большинстве современных контактных аппаратов газовая смесь охлаждается между отдельными слоями катализатора. Поэтому представляет интерес определение температур зажигания частично окисленных газовых смесей. [c.165] В табл. 15 приведены результаты экспериментальных определений температур зажигания, проведенных с газовыми смесями. [c.165] Полученные данные показывают, что при степени превращения, равной 50%, температура зажигания повышается на 20—30°. [c.166] Тонкопористый ванадиевый катализатор 15,5 386 413. [c.166] Для крупнопористых катализаторов расчетные значения температуры зажигания хорошо согласуются с экспериментальными данными. Это указывает на то, что как при термической обработке, так и в результате длительной заводской эксплуатации активность снижается в равной степени при высоких и при низких температурах. [c.166] Для тонкопористых катализаторов экспериментально определенная температура зажигания оказывается значительно ниже расчетной. Это связано с тем, что при высоких температурах внутренняя поверхность зерен этих катализаторов используется хуже, чем поверхность крупнопористого катализатора с большим количеством макропор, облегчающих доступ реагирующих веществ к внутренней поверхности зерен. При низких температурах. [c.166] Вернуться к основной статье