Cтраница 4
Рассмотрим предельные случаи: квазистационарный и скользя щий режимы. При больших значениях периода tc адиабатический слой катализатора работает в стационарном режиме, соответствующем мгновенному значению управления. Следовательно, степень превращения в квазистационарном режиме не может превышать наилучшую стационарную величину. [46]
Основная идея способа заключается в том, что катализатор выполняет не только свою основную функцию - ускорителя реакции, но и регенератора тепла. Экзотермический процесс осуществляется в одном адиабатическом слое катализатора при очень низких входных температурах реакционной смеси. В таких условиях реакционная зона перемещается вдоль слоя, но благодаря периодическому изменению мест ввода и вывода смеси в центральной части реактора как бы запирается часть тепла, что обеспечивает высокую температуру в зоне реакции. Для доказательства принципиальной возможности такого способа осуществления каталитического процесса, необходимо убедиться в том, что: а) в нестационарном режиме в слое катализатора могут существовать высокие температуры при очень низких температурах исходной реакционной смеси; б) длина слоя катализатора, на которой осуществляется, этот подъем, невелика; в) можно подобрать условия переключения направления фильтрации смеси, обеспечивающие запирание части тепла в слое катализатора п хорошее приближение к теоретическому оптимальному режиму. [47]
Из приведенных данных видно, что л9г практически равно д 9г max т.е. и в этом случае нет необходимости в регулировании П - го и Ш - го адиабатных слоев. При качественной работе регулятора температуры 1-го адиабатического слоя о различных нарушениях в технологическом режиме извещает сигнализатор отклонения температуры на выходе из П - го адиабатического слоя. [48]
Анализ изменения температуры во времени в разных точках по длине адиабатического слоя показывает, что такое изменение имеет характерный вид 6-функции, причем максимум температуры по направлению к выходу из регенератора возрастает. Тогда при определенных условиях в центральной части адиабатического слоя в нестационарном режиме горения кокса могут возникнуть значительные динамические тепловые забросы. Такой результат и был получен в работах [146, 161], где показано, что помимо начальных условий на максимум температуры в слое сильно влияет скорость подачи газового потока. Механизм появления забросов, по-видимому, следующий: в область высоких температур из частично регенерированных участков слоя катализатора поступает реакционная смесь с достаточно высоким содержанием кислорода, результатом чего является ускорение химической реакции и увеличение тепловыделения. Выделяющееся в горячей зоне тепло вызывает рост температурного максимума до тех пор, пока тепловые потери на нагрев соседних участков не скомпенсируют тепловыделение. По-видимому, можно реализовать такие условия выжига кокса, при которых в слое появятся так называемые горячие пятна и в результате произойдет спекание катализатора. [49]
Использование АПТ благоприятно для проведения обратимых экзотермических реакций, в которых равновесная степень превращения с увеличением температуры уменьшается. Поэтому возможно, что в конце каждого адиабатического слоя катализатора достигается равновесная степень превращения. Тогда параметрическая чувствительность каждого слоя очень небольшая. Это обстоятельство позволяет, во-первых, применять практически любое число слоев катализатора и, во-вторых, использовать любые методы охлаждения между, слоями: в теплообменниках, добавлением холодной реакционной i смеси или газа другого исходного состава, а также применять в промежуточных теплообменниках посторонний теплоноситель и исходную реакционную смесь в качестве теплоносителя. [50]
Использование АПТ благоприятно для проведения обратимых экзотермических реакций, в которых равновесная степень превращения с увеличением температуры уменьшается. Поэтому возможно, что в конце каждого адиабатического слоя катализатора достигается равновесная степень превращения. Тогда параметрическая чувствительность каждого слоя очень небольшая. Это обстоятельство позволяет, во - - первых, применять практически любое число слоев катализатора и, во-вторых, использовать любые методы охлаждения между слоями: в теплообменниках, добавлением холодной реакционной смеси или газа другого исходного состава, а также применять в промежуточных теплообменниках посторонний теплоноситель и исходную реакционную смесь в качестве теплоносителя. [51]
Использование АПТ благоприятно для проведения обратимых экзотермических реакций, в которых равновесная степень прев раще-ния с увеличением температуры уменьшается. Поэтому возможно, что в конце каждого адиабатического слоя катализатора достигается равновесная степень превращения. Тогда параметрическая чувствительность каждого слоя очень небольшая. Это обстоятельство позволяет, во-первых, применять практически любое число слоев катализатора и, во-вторых, использовать любые методы охлаждения между слоями: в теплообменниках, добавлением холодной реакционной смеси или газа другого исходного состава, а также применять в промежуточных теплообменниках посторонний теплоноситель и исходную реакционную смесь в качестве теплоносителя. [52]
Использование АПТ благоприятно для проведения обратимых экзотермических реакций, в которых равновесная степень превращения с увеличением температуры уменьшается. Поэтому возможно, что в конце каждого адиабатического слоя катализатора достигается равновесная степень превращения. Тогда параметрическая чувствительность каждого слоя очень небольшая. Это обстоятельство позволяет, во-первых, применять практически любое число слоев катализатора и, во-вторых, использовать любые методы охлаждения между слоями: в теплообменниках, добавлением холодной реакционной смеси или газа другого исходного состава, а также применять в промежуточных теплообменниках посторонний теплоноситель и исходную реакционную смесь в качестве теплоносителя. [53]
Из ( I) и ( 2) получим, что продольный перенос можно не учитывать при размере зерен контактной массы БАВ Ь мм при высоте слоя L. В промышленных контактных аппаратах производства серной кислоты высота адиабатического слоя составляет не менее ЗЬО-400 мы. [54]
Из рис. 6.15 видно, что оптимальный режим требует понижения температуры с ростом степени превращения, а в адиабатическом слое, работающем в стационарном режиме, имеет место обратная картина. Линия 4 на рис. 6.15 передает режим, осуществляемый в одном адиабатическом слое, работающем нестационарно и обеспечивающем такую же общую степень превращения, как и в реакторе с несколькими слоями катализатора и промежуточными теплообменниками. Таким образом, одним из достоинств нестационарного способа гетерогенного каталитического процесса является возможность создания оптимальных температурных условий в одном адиабатическом слое катализатора без сооружения промежуточных тешюобменных устройств. В области низких начальных температур ( 1 - 4) тепло вымывается из слоя катализатора, и в установившемся циклическом режиме температура в слое оказывается близкой к входной температуре Гвх. При этом степень превращения равна практически нулю. При высоких То ( 5 - 10) через несколько переключений устанавливается высокотемпературный режим с интенсивным протеканием реакции, не зависящей от начальных условий. Граница двух указанных областей начальных температур лежит между 313 и 325 С. Полученные результаты позволяют сделать предположение о существовании двух устойчивых стационарных решений ( циклических режимах): низко - и высокотемпературного. Очевидно, существует и промежуточное, неустойчивое решение, об особенностях которого пока ничего не известно. [55]
В этом отношении представляется перспективным поиск таких нестационарных технологических способов осуществления химических процессов, при которых ресурсы слоя катализатора используются полнее, чем в оптимальных стационарных режимах. В Институте катализа СО АН СССР разработаны различные нестационарные способы организации химических процессов в адиабатических слоях катализатора. Явление распространения реакционной зоны по адиабатическому слою катализатора в таких нестационарных химико-технологических процессах играет особую роль, поэтому понимание физической сущности этого явления и знание основных его характеристик во многом способствуют организации нестационарного технологического процесса, определению его технологических характеристик в целом. [56]
Так как при оптимизации цикла синтеза аммиака необходимо изучить не только различные схемы агрегатов, но и разные конструкции аппаратов, нами продолжались работы по математическому моделированию реакторов синтеза аммиака. Были рассмотрены более сложные конструкции с протнвоточ-нымп и прямоточными трубками, а также комбинированные насадки, сочетающие трубчатые и адиабатические слои. Математические модели таких реакторов аналогичны моделям, предложенным ранее ] 2 3, и содержат уравнения теплового и материального баланса, а также уравнения теплопередачи. [57]