Влияние температуры, давления, объемной скорости подачи сырья, кратности циркуляции катализатора и качества сырья на показатели каталитических процессов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Влияние температуры, давления, объемной скорости подачи сырья, кратности циркуляции катализатора и качества сырья на показатели каталитических процессов

Знание основных закономерностей физико-химической технологии дает возможность определить оптимальные условия процесса, проводить его наиболее эффективно с максимальным выходом, обеспечить получение продуктов высокого качества. Технолог пользуется основными закономерностями при анализе существующего производства для его улучшения, и в особенности -- при организации нового процесса. Технологический режим -- совокупность основных факторов (параметров), влияющих на скорость процесса, выход и качество продукта. Для большинства ФХТПУС основные параметры технологического режима: температура, давление, применение катализатора и активность его, концентрации взаимодействующих веществ, способ и степень перемешивания реагентов.

Для характеристики глубины контактного процесса введено понятие объемной или массовой скорости подачи сырья.

Скорость подачи сырья в реактор измеряют в м³/(м³*ч) или в кг/(кг*ч), т.е. в обоих случаях после упрощения размерность относительной скорости подачи сырья получается ч^-1. Поскольку плотность сырья и насыпная плотность катализатора не совпадают, численные значения объемной и массовой скорости не равны и лучше писать их величину полностью.

Для систем с подвижными твердыми частицами применяют еще понятие кратности циркуляции, означающее массовое отношение циркулирующего катализатора к сырью и выражаемое безразмерной величиной в кг/кг.

Если массовая скорость подачи сырья равна g (ч^-1), а кратность циркуляции n (кг/кг), то длительность пребывания катализатора в реакционной зоне составит (в ч):

ф = .

химический физический каталитический параметр

При понижении массовой (или объемной) скорости подачи сырья процесс углубляется. При увеличении кратности циркуляции длительность пребывания катализатора в реакционной зоне сокращается и тем самым повышается его средняя каталитическая активность. Однако при этом увеличиваются энергетические затраты на транспортирование, ухудшается процесс отпаривания или повышается соответствующий расход пара.

С повышением температуры процесса с псевдоожиженным слоем критическая скорость псевдоожижения, а, следовательно, и практическое значение приведенных скоростей псевдоожижения уменьшаются. Связано это с тем, что вязкость пара или газа с повышением температуры возрастает в большей степени, чем уменьшается плотность данного газа.

С повышением давления увеличивается вязкость газа и тем снижается критическая скорость псевдоожижения. Влияние давления особенно заметно до 5 - 6 МПа и возрастает для более крупных частиц катализатора.

Параметры технологического режима определяют принципы конструирования соответствующих реакторов. Оптимальному значению параметров технологического режима соответствует максимальная производительность аппаратов и наибольшая производительность труда персонала, обслуживающего процесс. Поэтому характер и значение параметров технологического режима положены в основу классификации технологических процессов. Однако все параметры технологического режима взаимосвязаны и в определенной степени обусловливают друг друга. Значительное изменение одного из параметров влечет за собой резкое изменение оптимальных значений других параметров режима. Поэтому четкая классификация технологических процессов по значениям всех без исключения параметров режима была бы очень сложна и нецелесообразна. Необходимо выбирать параметры, оказывающие решающее влияние. На конструкцию аппаратов и скорость процессов сильно влияют способ и степень смешения реагентов. В свою очередь, способ и интенсивность перемешивания реагирующих масс зависят от агрегатного состояния последних. Именно агрегатное состояние реагирующих веществ определяет способы их технологической переработки и принципы конструирования аппаратов. По этому признаку все системы взаимодействующих веществ и соответствующие технологические процессы делятся на гомогенные (однородные) и гетерогенные (неоднородные).

В гомогенных системах все реагирующие вещества находятся в одной какой-либо фазе: газовой (Г) или жидкой (Ж).

Гетерогенные системы включают две или большее количество фаз. Например, двухфазные системы: газ--жидкость (Г-Ж), газ--твердое тело (Г-Т), несмешивающиеся жидкость--жидкость (Ж--Ж), жидкость - твердое тело (Ж-Т) и твердое тело -- твердое тело (Т--Т). В производственной практике наиболее часто встречаются системы Г-Ж, Г-Т, Ж-Т. Нередко приходится иметь дело с многофазными гетерогенными системами, например Г--Ж--Т (термокаталитические процессы).

В промышленной практике гетерогенные процессы более распространены, чем гомогенные. При этом, как правило, гетерогенный этап процесса (массопередача) имеет диффузионный характер, а химическая реакция происходит гомогенно в газовой или жидкой среде. Однако в ряде производств протекают гетерогенные реакции на границе Г-Ж, Г--Т, Ж--Т, которые и определяют общую скорость процесса (например, термокаталитические процессы).

В связи с тем, что термокаталитические процессы имеют целый ряд специфических признаков с учетом механизма протекания и конструктивного оформления, целесообразно рассматривать их отдельно. Этому классу технологических процессов соответствует и свой характерный тип реакторов.

Размещено на Allbest.ru