Лекции.Орг


Поиск:




Категории:

Астрономия
Биология
География
Другие языки
Интернет
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Механика
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Транспорт
Физика
Философия
Финансы
Химия
Экология
Экономика
Электроника

 

 

 

 


Розрахунок каталітичного реактора




 

1. Необхідне число одиниць перенесення:

 

(6.213)

 

де Сп, Ск, – початкова і кінцева концентрація видаляємої речовини, г/м3.

 

2. Коефіцієнт масопередачі визначають за формулами:

 

(6.214)

(6.215)

 

де D0 – коефіцієнт дифузії, м2/с;

ε – поруватість шару каталізатора, м33;

v 0 – кінематична в'язкість повітря при нормальній температурі, м2/с;

de – еквівалентний діаметр каналів шару каталізатора, м.

 

3. Коефіцієнт дифузії обчислюють з виразу:

 

(6.216)

 

де VА, VВ – молярні об’єми видаляємої речовини і повітря відповідно;

МА, МВ – молекулярні маси видаляємої речовини і повітря;

Р0 – атмосферний тиск, МПа.

 

4. Питома поверхня шару циліндричних часток:

(6.217)

де d, l – діаметр і довжина частки відповідно, м.

5. Еквівалентний діаметр каналів, утворених частками каталізатора:

 

(6.218)

 

6. Кінцева температура каталізатора Тк розраховується за формулою:

 

Тк=тн+gар(Сн-Ск), (6.219)

 

де qа.р. – питома величина адіабатичного розігрівання, м3·К/г.

Величину qа.р обчислюють за формулою:

 

(6.220)

 

де QH – теплота реакції перетворення речовини, кДж/моль;

cV – теплоємність повітря, кДж/(м3·К), рівна:

 

(6.221)

 

де ср – теплоємність повітря при постійному тиску, кДж/(моль·К),.

 

Теплоту згорання органічної речовини знаходять зі співвідношення:

 

Qн=393,6·nC+121,0·mH (6.222)

 

7. Питома доступна поверхня каталізатору:

 

а=а0(1-ε) φ, (6.223)

 

де а0 – питома поверхня шару каталізатору, м23;

φ – коефіцієнт доступної поверхні, φ=0,85.

 

8. Висота шару каталізатору:

 

(6.224)

 

де N – необхідне число одиниць перенесення;

β – коефіцієнт масопередачі, м/с;

а – питома доступна поверхня каталізатора, м23;

uф – швидкість фільтрування, м/с;

Тн – температура в реакторі, К; Т0 =273 К.

 

9. Константа швидкості реакції:

(6.225)

де kо – константа швидкості хімічної реакції, с-1;

Е – енергія активації, кДж/моль;

R – універсальна газова стала, кДж/(моль·К);

T – температура, К.

 

10. Коефіцієнт кінетичного рівняння:

 

(6.226)

 

12. Швидкість реакції окиснення фенолу:

 

, (6.227)

де C – концентрація окислюваної речовини, г/м3;

b – коефіцієнт кінетичного рівняння.

 

13. Висота шару каталізатору за кінетикою розраховується за формулою:

(6.228)

 

14. Робоча висота шару каталізатора:

 

h=(1,25… 1,45)∙hр. (6.229)

 

15. Необхідна поверхня фільтрування:

 

(6.230)

де G' – об'єм промислового викиду, м3/год.

 

16. Об'єм каталізатора складе Vк:

 

, (6.231)

 

де Н – робоча висота корзини, м;

Dср – середній діаметр апарату, м.

Приклад 21. Визначити основні розміри реактора для каталітичного окиснення фенолу промислового викиду.

Об'єм викиду G'= 12 000 м3/год; температура викиду 15°С; температура в реакторі 250°С; ГДК фенолу 0,01 мг/м3 каталізатор – АП-56 має наступну характеристику: діаметр частинок 0,003 м, довжина частинок 0,005 м, форма – циліндрична, поруватість шару каталізатора e = 0,375, необхідний ступінь очищення за речовиною з меншою ГДК, тобто за фенолом 0,997.

Хімічний склад викиду % (об.): азот – 78, кисень – 21, пари води – 0,5, оксид вуглецю (IV) – 0,5.

Концентрація шкідливих домішок, г/м3: фенол – 1,45.

 

Розрахунок.

Визначаємо швидкість реакції окиснення фенолу на каталізаторі АП-56 за рівнянням (6.227). Для цього використовуємо значення:

k0 = 1,06∙107;

Е = 55268 кДж/моль;

b0 = 1,19∙10-7;

Q = 67829 кДж/моль;

 

1. Кінцева концентрація фенолу:

 

СК = 1,45(1 - 0,997)=0,00435 г/м3.

 

 

2. Необхідне число одиниць перенесення:

 

 

3. Швидкість фільтрування приймаємо uф = 0,5 м/с.

4. Для визначення коефіцієнту масопередачі розрахуємо деякі величини.

 

4.1. Коефіцієнт дифузії обчислюємо за виразу (6.216).

Молярний об'єм фенолу С6H6O VA = 16,5 6 + 1,98 6 + 5,48 - 20 = 96,36, молярний об'єм повітря VB = 20,1, молекулярна маса фенолу МА = 94,12, молекулярна маса повітря МВ = 29, тиск Р0 = 0,1 МПа. Тоді:

 

 

4.2. Питома поверхня шару циліндричних часток відповідно до формули (6.217):

 

 

4.3. Еквівалентний діаметр каналів, утворених частинками каталізатора згідно з формулою (6.218):

 

 

4.4. Кінцеву температуру каталізатору Тк розраховуємоза формулою (6.219).

 

Теплоту згорання органічної речовини знаходять із співвідношення (6.222):

Qн=393,6·6+121,0·6=3087,6 кДж/моль,

 

За формулою (6.221) знаходимо:

де Ср = 30 кДж/(моль·К ).

За формулою (6.220) визначаємо питому величину адіабатичного розігрівання:

 

Тоді:

 

Тк=523+33,96·(1,45-0,0084)=572,09 К.

 

4.5. Визначаємо середню температуру каталізатору:

 

Тс = 0,5·(Тн + Тк)= 0,5·(523+572,09)=547,58 К.

Коефіцієнт масопередачі визначаємо за формулами (6.214) і (6.215):

 

5. Визначаємо питому доступну поверхню каталізатору за формулою (6.223):

 

а=1733·(1-0,375)·0,85=920,66 м23.

6. За формулою (6.224) визначаємо висоту шару каталізатору:

 

 

7. За формулою (6.225) визначаємо константу швидкості реакції окиснення фенолу:

8. Коефіцієнт кінетичного рівняння відповідно до рівняння (6.226) становить:

 

 

9. Тоді швидкість реакції окиснення фенолу:

 

 

10. Висоту шару каталізатору по кінетиці розраховуємо за формулою (6.228):

 

 

11. Робочу висоту шару каталізатору розраховуємо за формулою (6.229):

 

h=1,35·0,06208=0,083808 м,

hр=hв+hr = 0,0441+0,01798=0,06208 м.

12. Необхідну поверхню фільтрування визначаємо за формулою (6.230):

 

 

13. Об'єм каталізатора визначаємо за формулою (6.231). Приймаємо кільцеву корзину, у якої відношення H/Dср = 2, тоді:

 

м,

Н=2·1,03=2,06 м,

 

.

 





Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2015-09-20; Мы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 608 | Нарушение авторских прав


Поиск на сайте:

Лучшие изречения:

Наглость – это ругаться с преподавателем по поводу четверки, хотя перед экзаменом уверен, что не знаешь даже на два. © Неизвестно
==> читать все изречения...

2704 - | 2273 -


© 2015-2025 lektsii.org - Контакты - Последнее добавление

Ген: 0.009 с.