ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Определение выхода метанола-сырца в промышленных колоннах. Г. Б. Симонов из "Справочник азотчика Т 1" При графоаналитическом методе расчета пользуются диаграммами г — Лу (рис. 1У-25, 1У-26) и Н — г (рис. 1У-27, 1У-24). Диаграмма I — Ду, построенная на основе рис. 1У-19 и 1У-20, позволяет определить объем катализатора Ду (в см ), отнесенный к 1 л газа, необходимый для заданного увеличения содержания аммиака (в %) при средней температуре газовой смеси на данном участке. При пользовании этой диаграммой следует вводить поправочный коэффициент, учитывающий наличие инертных примесей в газе и отклонение практических условий работы от лабораторных (см. пример расчета производительности катализатора, стр. 380). [c.385] Диаграмма Н — г (рис. 1У-27) для азото-водородной смеси без инертных примесей (концентрация аммиака от 0% до 25%) построена для Р==300 ат Симоновым Г. Б.28 по данным Казарновского и Карапетьянца 9, Казарновского з , Михельса и др. [c.385] Диаграмма И — I (рис. 1У-24) для азото-водородо-аммиачной смеси с учетом присутствия до 8% инертных примесей построена С. Е. Калининой с дальнейшей корректировкой линии насыщения на основании данных лаборатории физико-химических исследований ГИАП о влиянии содержания метана в газе на температуру конденсации аммиака при 300 ат. Приведенные диаграммы Н I позволяют производить инженерные расчеты с достаточной степенью точности. [c.385] Расчет катализаторной коробки основан на том, что температурный режим реакционной зоны определяется балансом выделения и отвода тепла. Всю катализаторную коробку можно рассматривать как совокупность отдельных самостоятельных катализаторных участков. Для расчета выделения и отвода тепла катализаторную зону условно разделяют по длине на ряд участков, в каждом из которых обеспечивается одинаковое приращение процентного содержания аммиака. Количество тепла, выделяющегося в реакционной зоне, пропорционально количеству образовавшегося аммиака. [c.385] По диаграмме г — Дг (см, рис. 1У-25, 1У-26) по значениям ор. и Д/С определяют объем катализатора Д V. Исключением в расчете являются начальные участки катализаторной зоны, где вследствие быстрого повышения температуры значение Av можно определить как среднеарифметическое температур на входе и выходе на данном участке. Затем по уравнению (а) находят Дг. [c.385] Диаграмма I — Ду для катализатора ГК при Р = 300 ат (пунктирние линии — содержавие аммиака и газе, полученное экстраполяцией). [c.386] Диаграмма г — Ду для катализатора ГК при Р = 500 ат (пунктирпые линпи — содержание аммиака в газе, полученное экстраполяцией). [c.387] С — масса газовой смесп, кг/ч. [c.389] При использовании теплоотводящих трубок типа труба в трубе величина А является общим коэффициентом теплопередачи между газом, движущимся в катализаторной зоне, и в наружных трубках. Следовательно, О — разность между средней температурой в катализаторном слое и средней температурой газа в наружной трубке. Разность между теплом реакции и теплом, отводимым в холодильные трубки, щель и центральные трубы, характеризует степень нагрева газа на этом участке катализатора. [c.389] Тепловой расчет катализаторной зоны удобнее вести графически по диаграммам Н — г (см. рис. 1У-24, 1У-27). Обозначим концентрации аммиака в газовой смеси на двух участках (рис. 1У-28) через Квп, и Квых.- Если ) еакция идет без отдачи тенла в окружающую среду, то процесс изображается в впде отрезка прямой, параллельной оси ординат. Выделяющееся при этом тепло расходуется только на повышение темиературы реагирующего газа. Если тепло отводится из зоны катализа в щель при помощи теплоотводящих трубок, то из уравнения теплового баланса определяют энтальпию газа на выходе из участка. Конечную точку процесса (точка 2) находят на пересечении полученного значения энтальпии с линией, соответствующей К ах,- Точку 1 определяют по принятым значениям Квх. и /дх. Следовательно, нроцесс, проходящий в катализаторной зоне, можно изобразить в виде отрезка кривой, соединяющей точки 1 и 2. [c.389] Первоначально принятая температура газа на выходе из данного участка уточняется методом последовательного приближения. Таким образом, расчет катализаторной коробки ведут последовательно, по участкам. [c.389] При правильном расчете сумма длин всех участков 2А1 совпадает с общей высотой слоя катализатора в колонне синтеза. [c.389] Частные коэффициенты теплоотдачи от газа к стенке теплоотводящих трубок катализаторной коробки и в нижнем теплообменнике определяют по общепринятым формулам теплопередачи. На рис. 1У-29—1У-31 для упрощения расчетов приведены теплоемкость, теплопроводность и вязкость газовых смесей в интервале температур от О до 500° С при давлении 300 ат. Графики составлены Г. Б. Симоновым по данным, опубликованным в Справочной книжке азотчика и в работе И. Ф. Голубева з и действительным для смесей, содержащих до 10% инертных примесей (СН4 и Аг). [c.389] Для подсчета коэффициента теплоотдачи от газа к стенке в катализаторной зоне существуют формулы Кольборна Лэва Аэрова и др., основанные на экспериментальных данных но теплоотдаче в трубе, заполненной зернистой насадкой. Однако в катализаторных коробках колонн синтеза аммиака катализатор размещен в основном в межтрубном пространстве, поэтому применение указанных формул не всегда строго обосновано. [c.393] Проверочные расчеты температурного режима в зоне катализа, проведенные с применением формул Аэрова и др., близко совпадают с практическими данными, поэтому эти формулы используются при проектировании. Работа Аэрова основана на том, что тепло распространяется в объеме катализаторной коробки, как в однородной среде. Коэффициент теплопроводности X в этом случае зависит от интенсивности турбулентных потоков, возникающих в газе, который проходит катализаторное пространство (т. е. от критерия Рейнольдса для зернистого слоя). При атом принимается, что скорость движения газа по всему сечению катализатора, состав газа и его средняя температура на данном участке постоянны. [c.393] Лучеиспускание в аппаратах высокого давления не играет значительной роли, поэтому величиной Ядуч. для практических расчетов можно пренебречь. [c.393] Высота слоя катализатора, м Диаметр катализаторной коробки . [c.395] Зная Нх, находим температуру газа на выходе из межтрубиого пространства теплообменника или на входе в центральную трубу. Она равна 282° С. [c.396] Вернуться к основной статье