Графический метод расчета

Графический метод расчета применяется в тех случаях, когда уравнение кинетики реакции не известно, но имеются кривые при различных температурах. Расчет реактора через высоту реакционной единицы. Определение высоты слоя катализатора может быть произведено исходя из понятия о высоте реакторной единицы, под которой подразумевается высота слоя катализатора, необходимая для достижения заданной степени превращения. Для определения высоты слоя катализатора в случае реакций, протекающих в диффузионной области, скорость процесса определятся диффузией молекул газа к катализатору и от него, а не скоростью химической реакции. Нет необходимости в совместном решении уравнений диффузии и кинетики. Достаточно решить на основе материального баланса уравнения диффузии, чтобы определить по уравнению:

, (25)

где - высота единицы переноса массы; N - число единиц переноса массы.

- может быть определено из эмпирических выражений, полученных путем обработки экспериментальных данных методом теории подобия

, (26)

где - удельная активная поверхность катализатора, м²/м³

, (27)

где - диаметр зерна, м; G - массовая скорость газа, кг/с; - вязкость газа, Па/с

, (28)

где - коэффициент молекулярной диффузии, м²/с; - плотность газа, кг/м³. N может быть определено приближенным графическим интегрированием. Зная H и производительность по газовой фазе, можно определить объем катализатора. В случае, когда реакция протекает в кинетической области или когда необходимо учитывать и диффузионный и кинетический факторы определение высоты реактора производится путем совместного решения уравнений кинетики и диффузии.

, (29)

где - высота реакторной единицы; - число единичных реакторов (оно подобно N, но учитывает кинетическую кинетику).

Гидравлическое сопротивление слоя катализатора

Для транспортировки газового реагента необходимо знать гидравлическое сопротивление слоя, которое определяется:

, (30)

где -коэффициент сопротивления, зависящий от режима движения газа:

при

при

0.44 при

Эквивалентный диаметр пор слоя катализатора, м

, (31)

где V_св - объем пор в слое катализатора, м³; - удельная поверхность слоя катализатора, м².

Свободный объем пор слоя катализатора

, (32)

где - объем слоя катализатора, м³; - объем катализатора, м³; - порозность слоя катализатора.

, (33)

где F₁ - поверхность зерна катализатора, м; V₁ - объем зерна катализатора, м³.

, (34)

Действительная скорость газа в пустотах слоя , может быть определена по приведенной скорости газа , т.е. по скорости газа, отнесенной к полному сечению аппарата. При расчете корпуса аппарата на прочность следует учитывать наличие в аппарате катализатора, который создает вертикальное и горизонтальное давление на стенки аппарата.

Вертикальное давление ,

где - насыпная плотность катализатора; q - ускорение свободного падения; - высота свободного слоя катализатора.Горизонтальное давление слоя на стенки аппарата

Здесь - угол естественного откоса материала (для шарикового алюмосиликатного катализатора ). Корпус аппарата необходимо рассчитывать на полное давление с учетом горизонтального давления катализатора:

где - рабочее давление в аппарате.

Рабочее давление в аппарате определяют с учетом сопротивления слоя катализатора потоку паров сырья и газов; оно равно 0,07 МПа, в регенераторе 0,05 МПа.

Дата добавления: 2014-01-07