ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Автотермические процессы из "Основы проектирования каталитических реакторов" Под автотермическими будем подразумевать непрерывные процессы, в которых температура, необходимая для нормального хода реакции, поддерживается за счет тепловыделения. Управление автотермическим процессом довольно тесно связано с уже рассмотренной задачей устойчивости реактора. Состояние равновесия в автотермическом процессе достигается при равенстве отводимого тепла и тепла, выделяющегося в результате реакции. Если принять, что реактор хорошо теплоизолирован, то тепло будет отводиться только газами, покидающими реактор. [c.297] Характерной особенностью автотермических процессов является необходимость предварительного подогрева реагентов при пуске реактора. [c.297] Для анализа автотермического процесса можно воспользоваться графиком, представленным на рис. 111-60. График аналогичен применявшемуся при исследовании устойчивости реактора. 5-образ-ная кривая а характеризует выделяющееся тепло, прямая Ь — отводящееся. Стационарное состояние в точке / неустойчиво. Малое увеличение температуры вызывает быстрый рост выделяющегося тепла, и только в точке 5 наступает устойчивое равновесие. Прямая Ь характеризует состояние, в котором выделение тепла мало по сравнению с теплоотводом, поэтому автотермическая реакция невозможна. [c.298] На рис. 111-61 показано влияние количества поступающей смеси на взаимное расположение кривой а и прямой Ь. При увеличении количества реакционной смеси степень превращения уменьшается и кривая а перемещается вправо в положение а. Наклон прямой остается неизменным, если нет потерь тепла в окружающую атмосферу. При дальнейшем росте количества поступающей смеси автотермическая реакция прекращается. При уменьшении количества поступающей смеси кривая а сдвигается влево, например в положение а , в котором автотермическая реакция еще возможна. Следует, однако, иметь в виду, что при малом количестве смеси теплопотери наружу могут легко скомпенсировать выделение тепла. В этом случае прямая 6 может занять положение Ь , при этом автотермическая реакция может полностью прекратиться. [c.298] В работах Ван Хеердена выполнен расчет реактора синтеза аммиака (автотермический процесс). Упрощенная схема реактора представлена на рис. [c.299] Газ поступает снизу, проходит по трубкам теплообменника, расположенным в слое катализатора, а затем сверху вниз проходит слой катализатора и выходит наружу. Степень превращения можно регулировать байпасированием части холодного газа, подогреваемого в теплообменнике, На рис. 111-64 представлено распределение температуры в реакторе (трубки теплообменника и слой катализатора). [c.299] — температура в теплообменнике — температура а слое. [c.299] Аналогичные расчеты были проведены при больших значениях единицы теплопереноса, т. е. для меньшего количества тепла, отводимого с одного метра длины реактора. [c.303] На рис. 111-65 помещены кривые для Ят = 6 и 7,5 м. При /7т = 7,5 м достигается граница устойчивости реактора, при больших значениях Ят автотермическая реакция становится невозможной. [c.303] Для расчета по уравнению (III, 280) были использованы следующие значения 1 0,5 0,25 и 0,15. Значение Ят было взято равным 3 м. [c.303] Граница устойчивости достигается при / = 0,15, т. е. при активности катализатора в семь раз меньшей начальной. По сравнению с f=l температура в верхней части аппарата от 400°С повышается до 570 °С, значение Ят с 7,5 м уменьшается до 3 л, а концентрация аммиака на выходе —с 21,5% понижается до 12%. [c.303] На практике нагрев реакционной смеси путем теплообмена следует постепенно повышать по мере падения активности катализатора, приводящей прежде всего к уменьшению степени превращения. [c.304] Аналогичные выводы можно сделать относительно влияния количества поступающей газовой смеси. Если считать, что Ят не зависит от скорости потока газа, то легко видеть, что увеличение поступления газа оказывает на процесс такое же действие, как уменьшение активности катализатора. [c.304] Вернуться к основной статье