Обжиг колчадана

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Краткое описание технологической схемы установки

2. Обзор и анализ существующих конструкций реакторных устройств

2.1 Аппараты для переработки газов обжига серного колчедана и сульфидов цветных металлов в воздухе

2.2 Аппараты для переработки газов, получаемых при сжигании чистой серы и сероводорода технологический катализатор газ

2.3 Контактные аппараты и узлы для переработки концентрированных газов

3. Выбор катализатора и оптимальных условий проведения процесса

4. Выбор и расчет установки для измерения расхода среды по методу переменного перепада давления

4.1 Исходные данные

4.2 Выбор сужающего устройства, дифманометра и вспомогательных приборов

4.3 Определение недостающих для расчета данных

4.4 Определение номинального перепада давления

4.5 Выбор уравнений для определения коэффициентов сужающего устройства

4.6 Выбор точных значений m.

4.7 Определение диаметра отверстия сужающего устройства при температуре 20 0С

4.8 Проверка правильности расчета

4.9 Определение средней квадратической погрешности измерения

Заключение

Список использованных источников

Введение

В соответствии с выданным заданием необходимо спроектировать контактный аппарат окисления в производстве серной кислоты, произвести расчет материального и теплового балансов контактного аппарата, его габаритные размеры и гидравлическое сопротивление.

Также необходимо проанализировать существующие конструкции реакторных устройств и выбрать катализатор.

1. Краткое описание технологической схемы установки

Технологическая схема приведена в приложении Д.

Расплавленная сера и очищенный от влаги воздух (в сушильной башне СБ) поступают в печь П, где происходит сгорание серы с образованием S02. Газ на выходе из печи имеет температуру 1100 - 1200°С. Далее газ поступает в котел-утилизатор КУ, где охлаждается до температуры 440 - 450°С и направляется на первый слой полочного катализатора контактного аппарата КА. После первого слоя газ с температурой 590 - 600°С поступает в теплообменник Т1, где охлаждается до исходной температуры и направляется на второй слой катализатора. После второго слоя катализатора газ с температурой 570 - 580°С последовательно проходит теплообменники Т2, Т3 и Т4, при этом охлаждаясь до температуры 60 - 80°С и поступает в первый моногидратный абсорбер ПМА, который орошается 98,3%-ной серной кислотой. За счет этого происходит поглощение S03, с образованием более концентрированной серной кислоты, которая затем поступает в ёмкость Е1 перекачивается насосом Н1.

Очищенный от S03 газ последовательно проходит теплообменники Т2, Т1 и Т5, при этом нагреваясь до температуры 450 -460°С и поступает на третий слой катализатора контактного аппарата КА. После третьего слоя катализатора газ поступает в теплообменник Т5, где охлаждается с температуры 580 - 590°С до температуры 450 - 460°С и далее поступает на четвертый слой катализатора. На выходе из четвертого слоя газ с температурой 570 - 580°С поступает в экономайзер Э, где охлаждается до температуры 60 - 80°С. Далее газ поступает во второй моногидратный абсорбер ВМА, который орошается 98,3%-ной серной кислотой. В результате абсорбции образуется более концентрированная серная кислота, которая поступает в емкость Е3 перекачивается насосом Н3. Оставшийся газ поступает в выхлопную трубу ВТ и направляется на очистку.

2. Обзор и анализ существующих конструкций реакторных устройств

Технологическая схема и аппаратурное оформление контактного узла зависят от характера применяемого сырья, способов отвода тепла реакции и других факторов. В контактных сернокислотных установках, работающих на сернистом газе, полученном при обжиге серного колчедана или сульфидных руд цветных металлов, обжиговый газ обычно проходит систему мокрой очистки и осушки. В контактное отделение сернистый газ подается газодувкой при температуре 40-70°С. Перед поступлением на контактную массу исходный сернистый газ нагревается в теплообменниках за счет тепла реакционного газа.

Сернистый газ, полученный сжиганием чистой серы или сероводорода, как правило, не подвергается специальной очистке. После охлаждения в котлах-утилизаторах исходный сернистый газ поступает в контактный узел при 420-440°С. Производительность вновь устанавливаемых контактных узлов быстро возрастает. В СССР за последние 40 лет их максимальная производительность увеличилась с 70 до 1000 т/сутки.

Аппараты с непрерывным теплообменом широко применялись при относительно небольших производительностях (от 30 до 100 т/сутки). При использовании принципа непрерывного теплообмена процесс окисления S02 г удается приблизить к оптимальным условиями уменьшить расход катализатора. Однако конструкция таких аппаратов значительно сложнее, чем аппаратов с промежуточным теплообменом, затруднен их ремонт и особенно замена контактной массы. Аппараты с непрерывным теплообменом имеют некоторую перспективу для применения при переработке сернистого газа повышенной концентрации (12-18% S02).

В настоящее время применяются почти исключительно контактные аппараты с промежуточным теплообменом.

Для достижения степени окисления сернистого ангидрида 97,5-98,5% необходимо 4-5 слоев катализатора, поэтому ранее применявшиеся трехслойные контактные аппараты заменяются на четырех- и пятислойные.

На рисунке 2.1 представлена схема контактного узла, включающего 4-слойный контактный аппарат с промежуточными теплообменниками, такие контактные узлы работают в сернокислотных цехах с полной схемой подготовки сернистого газа.

Очищенный и осушенный сернистый газ нагревается за счет тепла реакционного газа, последовательно проходя внешний теплообменник и промежуточные теплообменники в контактном аппарате. Наибольшая разность температур между нагреваемым сернистым газом и реакционным газом создается при их противотоке во всех теплообменниках. Для поддержания оптимального температурного режима применяются байпасные газоходы с задвижками, регулирующими количество исходного газа, поступающего в теплообменники.

Рисунок 2.1 Схема контактного узла, оборудованного контактным аппаратом с промежуточными теплообменниками: 1 - газодувка; 2 - брызгоуловитель; 3 - внешний теплообменник; 4 - контактный аппарат; 5 - пусковая газодувка; 6 - пусковой подогреватель; 7 -дымосос.

С этой же целью в ряде контактных узлов температура реакционной смеси после 1-го слоя контактной массы регулируется путем поддува части исходного сернистого газа. После 1-го слоя можно поддувать как холодный сернистый газ (40-70°С), так и газ, предварительно нагретый во внешнем теплообменнике до 220-250°С. В первом случае поддувается около 20, во втором - около 30% общего количества газа, поступающего в контактный узел.

Некоторые иностранные фирмы разработали схемы контактных узлов, в которых часть тепла реакции отводится в теплообменниках, охлаждаемых воздухом. Применяется также подача на 1-й слой контактной массы сернистого газа повышенной концентрации. Например, при работе на колчедане в 1-й слой подается газ, содержащий 9-10% S02. В этом случае часть промежуточных теплообменников заменена поддувом осушенного воздуха.

Сернистый газ после нагрева в теплообменниках первой ступени окисляется в трех слоях контактной массы на 90%, а затем проходит промежуточную абсорбцию. Нагретый в теплообменниках второй ступени газ поступает на вторую ступень контактирования и затем на конечную абсорбцию.

Рисунок 2.2 Схема контактного узла, работающего по методу двойного контактирования: 1 - газодувка; 2 - фортеплообменннк первой ступени; 3 - теплообменники первой ступени; 4 - контактный аппарат; 5 - теплообменники второй ступени; 6 - фортеплообменннк второй ступени.

При использовании метода двойного контактирования оптимальная концентрация исходного газа повышается до 9-10% S02 в установках, работающих на колчедане, и до 11-12% в установках, работающих на сере. Общая степень контактирования достигает 99,5-99,8%. Применение метода двойного контактирования позволяет значительно уменьшить содержание S02, в хвостовых газах, кроме того, уменьшается объем газа в контактном и абсорбционном отделениях. К недостаткам метода следует отнести необходимость тщательной очистки газа от брызг и тумана серной кислоты после промежуточной абсорбции и увеличение поверхности теплообменников контактного узла в 1,5-1,7 раза по сравнению с их поверхностью в обычных схемах.

Промышленные контактные аппараты различаются способами охлаждения реакционной смеси между слоями, конструкцией теплообменников, устройствами для смешения газовых потоков, способами крепления опорных решеток для катализатора и другими конструктивными элементами. Реакционный газ охлаждается между слоями контактной массы в поверхностных теплообменниках или смешением с более холодным сернистым газом или воздухом.

Способы охлаждения газа между слоями контактной массы, конструкции теплообменников и смесителей выбираются с учетом используемого серосодержащего сырья и производительности контактного аппарата.

В контактных аппаратах должно обеспечиваться равномерное распределение газа по всей площади слоя катализатора и хорошее смешение газовых потоков. Поэтому при разработке новых конструкций контактных аппаратов необходимо предварительное гидродинамическое моделирование устройств для распределения и смешения газовых потоков [1, 559].

2.1 Аппараты для переработки газов обжига серного колчедана и сульфидов цветных металлов в воздухе

В процессе специальной сухой и мокрой очистки обжиговый газ охлаждается до 30-40°С. В контактный узел очищенный газ подается газодувкой при температуре 40-70°С Исходный сернистый газ нагревается до 430-450°С в теплообменниках за счет тепла реакционного газа.

На многих отечественных сернокислотных заводах установлены контактные аппараты типа К-39, трех-, четырех- и пятислойные. Наиболее распространены четырехслойные аппараты (рисунок 2.3). Корпус аппарата вертикальный цилиндрический, иногда в нижней части он расширен для снижения гидравлического сопротивления нижних слоев контактной массы. Теплообменники состоят из вертикальных трубок, развальцованных в горизонтальных трубных решетках. Нагрузка от слоя контактной массы передается через опорную решетку на трубные решетки теплообменников и корпус аппарата.

Перед последним слоем катализатора часто размещается пластинчатый теплообменник (рисунок 2.4), состоящий из двух горизонтальных пластин, между которыми установлена вертикальная спиральная перегородка. Холодный сернистый газ проходит по спиральному каналу, реакционная смесь - сверху вниз по патрубкам, соединяющим пластины. Патрубки внизу заканчиваются тангенциально направленными карманами для перемешивания газа, выходящего из теплообменника. Таким образом, пластинчатый теплообменник одновременно является газовым смесителем и уменьшает неравномерность температурного поля перед последним слоем катализатора. Эти теплообменники имеют довольно высокий коэффициент теплопередачи -15-20 ккал/(м2чград) и просты в изготовлении. Однако их поверхность, ограничиваемая диаметром контактного аппарата (она примерно в 2 раза больше площади горизонтального сечения аппарата), в ряде случаев может оказаться меньше требуемой. Ремонт пластинчатых теплообменников затруднителен.

Контактные узлы с аппаратами типа К-39 имеют небольшую наружную поверхность, что обусловливает их устойчивую работу даже при небольшой производительности (60-70 т/сутки). Но наряду с этими положительными качествами аппараты К-39 имеют ряд существенных недостатков:

1) ремонт трубок теплообменников возможен лишь при демонтаже верхней части аппарата;

Рисунок 2.3 Контактный аппарат К-39: 1 - корпус; 2 - колосниковые решетки; 3 - распределительная решетка; 4 - слои катализатора; 5 - стойки; 6 - опорные кольца; 7 - трубчатые теплообменники; 8 - пластинчатый теплообменник; 9 - центральная стойка; 10 - люки.	Рисунок 2.4 Пластинчатый теплообменник: 1 - горизонтальная пластина; 2 - спиральная перегородка; 3 - карман; 4 - патрубок.

2) неравномерное охлаждение газа в трубках приводит к неоднородности температурного поля в слоях катализатора, что способствует снижению степени контактирования по сравнению с расчетной. Неравномерность температур на входе во второй (или третий) слой по горизонтальному сечению аппарата достигает 30-40°С;

3) из-за малых скоростей газа в трубках теплообменников коэффициент теплопередачи не превышает 6-8 ккал/(м2чград);

4) при производительности аппарата 180-240 т/сутки диаметр трубных решеток достигает 6-7 м, поэтому их приходится изготовлять из двух половин.

Производительность аппаратов типа К-39 от 60 до 240 m/сутки. Строить аппараты такого типа большей производительности нецелесообразно.

При производительности контактных узлов 240 т/сутки и более применяются аппараты типа К-58-5 (рисунок 2.5). Снижение температуры реакционного газа в них после 1-го слоя катализатора производится за счет добавления более холодного исходного сернистого газа в смеситель. Применяются смесители с поддувом газа через несколько штуцеров и смешением в карманах или спиральные смесители, в которых оба потока перемешиваются в горизонтальном спиральном канале. Перед последним слоем контактной массы также устанавливается смеситель для выравнивания температурного поля. В центре аппарата находится сборная опорная колонна, на которую опираются радиальные колосниковые решетки для контактной массы.

Трубки теплообменников расположены горизонтально, причем длина трубок близка к диаметру аппарата. Коэффициент теплопередачи в таких теплообменниках 10-12 ккал/(м2чград). Из-за наличия центральной колонны каждый теплообменник изготовляется из двух половин (рисунок 2.6). Ремонт горизонтальных теплообменников возможен без демонтажа аппарата и выгрузки катализатора. Однако горизонтальные теплообменники конструктивно сложнее вертикальных. Так как теплообменники разделены на две половины, усложняется система газоходов контактного узла.

В аппарате типа К-58-5 реакционный газ неравномерно охлаждается по сечению аппарата. Наибольшая неравномерность температуры газа (30-40°С) создается в теплообменнике после 2-го слоя контактной массы. Для выравнивания температурного поля перед 3-м слоем катализатора целесообразно устанавливать газовый смеситель.

В случае снижения степени контактирования в 1-м слое при отравлении контактной массы доля поддува уменьшается или поддув может быть совсем прекращен. При этом аппарат сохраняет работоспособность и работает по схеме аппарата К-39-4 с некоторым снижением степени контактирования.

Существует модификация аппарата К-58-5 с выносным теплообменником после 2-го слоя и пластинчатыми теплообменниками после 3-го и 4-го слоев контактной массы. В результате этого несколько удлиняются газоходы, но за счет лучшего смешения уменьшается неравномерность температур перед 3-м слоем.

Наиболее удачной конструкцией аппарата К-58-5 представляется такая, в которой после 2-го слоя имеется выносной теплообменник, а после 3-го и 4-го слоев контактной массы - горизонтальный трубчатый теплообменник.

Производительность аппаратов К-58-5 составляет 240, 360 и 540 т/сутки. Для контактной системы мощностью 360 тыс. т в год разработана конструкция пятислойного аппарата производительностью 1030 т/сутки. Регулирование температуры на входе во 2-й слой осуществляется за счет поддува холодного газа. После 2-го слоя установлен выносной теплообменник, после 3-го и 4-го слоев газ охлаждается в водяных экономайзерах.

Представляют интерес контактные аппараты, работающие на исходном сернистом газе повышенной концентрации (9-10% S02). В этом случае охлаждение реакционного газа между слоями осуществляется как в теплообменниках, так и путем поддува холодного осушенного воздуха. Такие аппараты применяются на некоторых зарубежных предприятиях.

При работе на сернистом газе, получаемом обжигом сульфидных руд цветных металлов, концентрация S02 на входе в контактный аппарат обычно составляет 4,5-6,5%. В таких системах наряду с аппаратами типов К-39 и К-58-5 используются аппараты КЦТ с центральными теплообменниками (рисунок 2.7). Основная особенность аппарата КЦТ заключается в том, что трубчатые теплообменники установлены в центральной колонне, а катализатор размещен на решетках в кольцевом пространстве между корпусом аппарата и распределительными карманами центральных теплообменников. Контактный узел с аппаратом КЦТ имеет наименьшую удельную наружную поверхность по сравнению с аппаратами других типов и, следовательно, меньшие теплопотери, что существенно при переработке газов с пониженной и переменной концентрацией S02. Такие аппараты могут применяться и для переработки газов обжига колчедана.

Рисунок 2.5 Контактный аппарат К-58-5: 1 - корпус; 2 - слои катализатора; 3 - колосниковые решетки; 4 - горизонтальные теплообменники; 5 - смесители газов; 6 - распределительные решетки; 7 - центральная стойка; 8 - опорные кольца.	Рисунок 2.6 Горизонтальный теплообменник контактного аппарата: 1 - теплообменные трубки; 2 - штуцера для входа и выхода S02; 3 - короб для поворота газа; 4 - решетка жесткости; 5 - ограниченный короб.

Конструктивные особенности трубчатых теплообменников аппарата КЦТ позволяют достигать повышенных коэффициентов теплопередачи, а благодаря противотоку газовых потоков в трубном и межтрубном пространствах достаточно равномерно охлаждать газ по сечению аппарата. Расход металла на аппарат КЦТ на 20-30% меньше, чем на аппарат типа К-39-4 одинаковой производительности. К недостаткам аппарата КЦТ следует отнести некоторое усложнение внутренних конструкций и малую поверхность пластинчатого теплообменника.

Рисунок 2.7 Контактный аппарат с центральными теплообменниками: 1 - смеситель газа; 2 - корпус аппарата; 3 - колосниковая решетка; 4 - распределительный карман; 5 - катализатор; 6 - центральный теплообменник; 7 - пластинчатый теплообменник; 8 - центральная колонна; 9 - перегородки.

Разработана новая оригинальная конструкция контактного аппарата КВ-69 (рисунок 2.8) с вертикальными слоями катализатора. Контактная масса загружается между двумя параллельными вертикальными газопроницаемыми стенками коробов, газ проходит через катализатор в горизонтальном направлении. Соответственно подбирая конфигурацию коробов с катализатором, можно получить наибольшую из возможных площадь сечения слоя контактной массы при относительно небольшом диаметре аппарата. Объем аппарата типа КВ-69 значительно меньше, чем аппаратов других конструкций равной мощности, а металлоемкость на 20-40% ниже.

Применение контактных аппаратов такого типа наиболее эффективно при большой производительности (500 т/сутки и более).

В таблице 1 приведены основные технические характеристики некоторых распространенных контактных аппаратов, работающих на газах обжига колчедана и сульфидных руд цветных металлов.

Для разогрева контактного узла при первоначальном пуске и после продолжительных остановок используется пусковой подогреватель (рисунок 2.9), состоящий из топки и кожухотрубного теплообменника. Воздух или сернистый газ подается нагнетателем в межтрубное пространство теплообменника пускового подогревателя. Через его трубы дымососом протягиваются топочные газы.

Топка обычно оборудуется форсунками для сжигания жидкого топлива или газовыми горелками. При избыточном давлении газа до 500 мм вод. ст. применяются турбулентные горелки с установкой дутьевого вентилятора низкого давления. При большем давлении газа можно использовать инжекционные горелки. Техническая характеристика пускового подогревателя контактного узла производительностью 240-540 т/сутки:

Для разогрева контактных узлов производительностью 1000 т/сутки применяется пусковой подогреватель большей мощности с двумя последовательно включенными теплообменниками. Воздух подается в топку, работающую под давлением, вентилятором высокого давления. В этом случае дымосос не устанавливается [1, 561].

Рисунок 2.8 Контактный аппарат с вертикальными слоями катализатора (вид сверху): 1 - распределительное устройство для входящего газа; 2 - контактная масса; 3 - днище, 4 -вертикальная стенка короба; 5 - смеситель газа, поступающего на следующий слой катализатора; 6 - горизонтальный трубчатый теплообменник.

Рисунок 2.9 Пусковой подогреватель:

1 - топка; 2 - горелка; 3 - люк; 4 - дымоход; 5 - окна для подсоса воздуха; 6 - теплообменник пускового подогревателя; 7 - чугунная крышка; 8 - патрубки для заливки шамотного раствора; 9 - шамотный раствор; 10 - бетонный приямок; 11 - дымосос.

Таблица 1 Характеристика контактных аппаратов для переработки газов обжига колчедана и сульфидных руд цветных металлов

Показатели	Четырехслойные аппараты	Пятислойные аппараты типа К-58-5
	Типа К-39-4	КЦТ
Производительность, т/сутки H2SO4	75	240	180-240	240	360	540	1030
Концентрация S02, объемн. %	7,5	7,5	5,0-6,5	7,5	7,5	7,5	7,5
Общая степень контактирования, %	97,5	97,5	98,0	98,0	98,0	98,0	98,0
Объем газа, тыс. м3/ч	10	32	36	31,5	47	71	136
Габариты, м
высота	12,67	18	17	17,35	17,8	20,5	28,1
диаметр	3,6/4,5	6,8	7,4	6,5	8,0	9,0	12,0
Вес стали и чугуна, тс	70	217	147	170	245	340	600
				(С учетом выносного теплообменника после 2-го слоя)
Количество контактной массы, м3	22,5	72	67	75,6	113,4	164,7	324
в том числе
1-й слой	5,25	16,80	14,4	13,2	19,8	29,7	56,5
2-й слой	4,50	14,40	12,0	12,0	18,0	27,0	51,5
3-й слой	6,00	19,20	19,0	16,8	25,2	32,4	72,0
4-й слой	6,75	21,60	21,6	15,6	23,4	35,1	67,0
5-й слой	-	-	-	18,0	27,0	40,5	77,0
Поверхность теплообменников, м2
после 1-го слоя	450	1400	1150	-	-	-	-
после 2-го слоя	250	960	700	1400	1800	2530	4400
после 3-го слоя	100	400	100	70	250	680	-
после 4-го слоя	-	-	-	70	250	340	-
внешнего	800	2000	2700	2000	2600	2960	4400

2.2 Аппараты для переработки газов, получаемых при сжигании чистой серы и сероводорода

Газы, образующиеся при сжигании чистой серы и сероводорода, не подвергаются специальной очистке. После охлаждения в котлах-утилизаторах исходный сернистый газ поступает в контактный узел при температуре, необходимой для начала реакции окисления сернистого ангидрида.

На рисунке 2.10 показана схема переработки газа, полученного сжиганием чистой серы (без сушильно-абсорбционного отделения). В печь через форсунку подается жидкая сера и сухой подогретый до 200-250°С воздух.

Рисунок 2.10 Контактный узел, работающий на сере по короткой схеме:

1 - воздуходувка; 2 - ангидридный холодильник; 3 - выносной теплообменник; 4 - контактный аппарат; 5 - пароперегреватель; 6 - котел-утилизатор; 7 - печь для сжигания серы.

После охлаждения в испарительной секции котла-утилизатора сернистый газ поступает в пятислойный контактный аппарат. После 1-го слоя контактной массы реакционный газ охлаждается в пароперегревателе котла, после 2-го слоя - в выносном теплообменнике.

После 1-го и 2-го слоев в контактном аппарате установлены глухие перегородки. Для снижения температуры реакционного газа после 3-го и 4-го слоев в смесители, встроенные в аппарат, поддувается холодный осушенный воздух.

Оптимальная концентрация S02 на входе в контактный аппарат около 10%, степень контактирования 0,98 - 0,983.

При работе на чистой сере применяются также четырехслойные аппараты с охлаждением реакционного газа после 1-го, 2-го и 3-го слоев в пароперегревателях. В этом случае на первый слой подается сернистый газ, содержащий 8 - 8,5% S02, достигаемая степень превращения около 0,98.

В установках мокрого катализа, работающих на концентрированном сероводороде, применяются два типа контактных аппаратов:

1. Четырехслойные аппараты с охлаждением реакционного газа во встроенных теплообменниках (рисунок 2.11). В качестве охлаждающего агента используется воздух, подаваемый в U-образные трубки теплообменников специальным вентилятором. Воздух поступает во все теплообменники параллельно. Для предотвращения конденсации серной кислоты на трубках теплообменников применяется частичная рециркуляция воздуха, который вводится в теплообменник при температуре около 250°С. Для выравнивания температурного поля после теплообменников установлены смесители. Такие аппараты надежны в эксплуатации, однако имеют большую высоту и требуют большого расхода металла.

Рисунок 2.11 Аппарат с теплообменниками для мокрого катализа: 1 - контактная масса; 2 - трубчатые теплообменники; 3 - смесители газов; 4 - центральная колонна.	Рисунок 2.12 Аппарат с поддувом воздуха для мокрого катализа: 1 - контактная масса; 2 - смесители газов; 3 - центральная колонна.

2. Четырехслойные аппараты с регулированием температуры реакционного газа поддувом холодного воздуха (рисунок 2.12) после 1-го, 2-го и 3-го слоев контактной массы. Обычно они используются в установках мокрого катализа на нефтеперерабатывающих заводах. Концентрация сернистого ангидрида в газе на входе в 1-й слой катализатора 8,5-9,5%. За счет поддува воздуха объем реакционной смеси на выходе из аппарата в 1,5 раза больше объема газа на входе в него. Аппарат такой конструкции проще аппарата с теплообменниками, имеет меньшую высоту и вес. Однако при поддуве холодного воздуха необходимо предусматривать такие меры по защите от коррозии внутренних элементов аппарата, как футеровка, применение легированных сталей, что повышает стоимость аппарата.

В таблице 2 приведены технические характеристики аппаратов, работающих на сернистом газе, получаемом сжиганием чистой серы и сероводорода [1, 569].

Таблица 2 Характеристика контактных аппаратов для переработке газов, получаемых сжиганием серы (I) и сероводорода (II)

Показатели	Пятислойный аппарат (I)	Четырехслойные аппараты (II)
		с теплообменниками	с поддувом воздуха
Производительность, т/сутки H2SO4	350	150	150
Концентрация S02, объемн. %	10	6	8,5
Общая степень контактирования, %	98	98	98
Объем газа, тыс. м3/ч	34	24	17,5
Габариты, м
высота	17,4	19,6	15,6
диаметр	8	6	6
Вес стали и чугуна, тс	220	160	100
Количество контактной массы, м3	95,8	48	50
в том числе
1-й слой	16,3	11,0	12,0
2-й слой	14,2	11,0	11,0
3-й слой	14,2	12,0	13,0
4-й слой	23,2	14,0	14,0
5-й слой	27,9	-	-
Поверхность теплообменников, м2
после 1-го слоя	-	650	-
после 2-го слоя	1200	370	-
после 3-го слоя	-	224	-
Количество поддуваемого воздуха, м3/ч	7000	-	10500
в том числе
после 1-го слоя	-	-	5000
после 2-го слоя	-	-	4000
после 3-го слоя	5000	-	1500

2.3 Контактные аппараты и узлы для переработки концентрированных газов

В связи с усовершенствованием установок для разделения воздуха, снижением стоимости электроэнергии и увеличением мощности отдельных сернокислотных цехов в ряде случаев целесообразно применение технологического кислорода для обжига сернистого сырья, в первую очередь сульфидов цветных металлов, с дальнейшим использованием концентрированных по S02 газов в производстве серной кислоты. Это позволяет резко повысить интенсивность сернокислотных систем, снизить удельные капитальные затраты, увеличить выработку пара. Кроме того, появляется возможность выпуска всей продукции или большей ее части в виде высокопроцентного олеума или 100%-ного серного ангидрида.

В зависимости от состава воздушно-кислородной смеси, подаваемой в печи, и от характера сернистого сырья изменяется оптимальное соотношение концентраций сернистого ангидрида и кислорода перед контактным узлом. Оптимальные составы газа приведены ниже (в %):

S02..... 7 13 15 19 22 25 32 39 47 54

О2 .......11 14 15 17 19 20 23 27 31 34

При окислении газовых смесей, содержащих более 10% S02, температура на выходе из первого слоя катализатора без отвода тепла значительно превышает 600°С. Большинство промышленных катализаторов при этом быстро теряет свою активность. Поэтому переработку концентрированных газовых смесей целесообразно проводить в аппаратах с кипящим слоем катализатора. На рисунке 2.13 представлен однослойный контактный аппарат с кипящим слоем катализатора. Исходный сернистый газ поступает в нижнюю часть аппарата, проходит распределительное устройство, затем слой катализатора, загруженный на решетку колпачкового типа. Благодаря интенсивному перемешиванию частиц катализатора в кипящем слое температура газа на входе в него значительно ниже, чем в аппаратах с неподвижным слоем катализатора. Так, в случае окисления 12%-ного S02, при температуре в слое 580°С температура газа на входе в аппарат не превышает 350°С.

Рисунок 2.13 Аппарат с кипящим слоем катализатора: 1 - устройство для ввода газа; 2 - корпус; 3 - распределительная решетка; 4 - колосниковая решетка; 5 - контактная масса; 6 - расширенная часть (для снижения скорости газа); 7 -отбойник.

Отвод тепла от кипящего слоя можно осуществлять при помощи теплообменных элементов, используя в качестве охлаждающего агента воду или пар. Коэффициент теплопередачи охлаждающих элементов достигает 150 - 200 ккал/(м2чград).

Наиболее ответственными узлами аппаратов с кипящим слоем являются решетки для загрузки катализатора. Гидравлическое сопротивление решетки, необходимое для равномерного «кипения» слоя, составляет 50 - 150 мм вод. ст. Для аппаратов с кипящим слоем разработан специальный износоустойчивый катализатор на алюмосиликатном носителе.

Для переработки концентрированных газов эффективно применение схемы двойного катализа (рисунок 2.14). Исходный газ, содержащий около 15% S02, нагревается в теплообменниках и поступает в контактный аппарат с двумя кипящими слоями (первая стадия окисления).

Рисунок 2.14 Схема контактного узла для переработки концентрированного газа: 1 - газодувка; 2 - контактный аппарат с двумя кипящими слоями (первая стадия окисления); 3 - внешнее теплообменники; 4 - контактный аппарат с двумя стационарными слоями (вторая стадия окисления).

Образовавшийся здесь серный ангидрид поглощается в башнях промежуточной абсорбции, остаточный газ, содержащий 2-3% S02, направляется в контактный аппарат с двумя стационарными слоями катализатора (вторая стадия окисления) и затем на вторую (конечную) ступень абсорбции. Общая степень контактирования в такой схеме достигает 0,995-0,997.

При содержании до 20% S02, в сернистом газе на входе в контактный узел на первой стадии окисления возможно применение контактного аппарата со стационарными слоями катализатора и непрерывным теплообменом. Можно также использовать постепенное увеличение концентрации S02. Например, в 1-й слой катализатора подается газ, содержащий 7-8% S02, во 2-й слой добавляется такое количество крепкого газа, чтобы суммарная концентрация S02 и S03 составляла 12-13%, и т. д. Однако работающие по такому принципу аппараты довольно громоздки. Кроме того, требуется очень точное регулирование количества поддуваемого газа [1, 571].

3. Выбор катализатора и оптимальных условий проведения процесса

3.1 Физико-химические основы процесса

Процесс окисления сернистого ангидрида до серного протекает по реакции

	(1)

где - тепловой эффект реакции.

Процентное отношение количества , окисленного до , к первоначальному общему количеству называется степенью превращения (или степенью окисления).

Чтобы установить оптимальные условия для процесса окисления на катализаторе в производстве серной кислоты, рассмотрим основные особенности обратимых экзотермических реакций на примере более простой реакции. Обозначим левую часть уравнения (1) буквой А, а продукт реакции буквой R:

	(2)

Общая скорость обратимой реакции равна разности скоростей прямой и обратной реакций, что в рассматриваемом случае можно выразить таким уравнением:

	(3)

где - общая скорость обратимой реакции; - скорости прямой и обратной реакций; k1, k2 - константы скорости прямой и обратной реакции; СА, СR - концентрации исходного реагента А в реакционной смеси и продукта реакции R.

Рисунок 3.1 Зависимость равновесной х* и фактической xф степени превращения от температуры Т для обратимой экзотермической реакции.

Из уравнения (3) следует, что общая скорость обратимой реакции с течением времени уменьшается, так как СA уменьшается, a CR увеличивается. Поэтому через некоторый промежуток времени наступает равенство общая скорость реакции становится равной нулю ( = 0) и в системе наступает равновесие. Достигаемую при этом степень превращения называют равновесной степенью превращения и обозначают х*. Для экзотермической реакции равновесная степень превращения понижается с повышением температуры (рисунок 3.1). Фактическая степень превращения xф в рассматриваемом случае с повышением температуры вначале увеличивается, достигает некоторого максимального значения, а затем снижается.

Показанная на рисунке 3.1 кривая зависимости xф от температуры соответствует некоторому времени соприкосновения газа с катализатором. Если это время увеличить до (>), то фактическая степень превращения увеличится и кривая зависимости хф от Т расположится выше первой кривой (рисунок 3.2). Для , когда >, кривая будет еще выше.

Рисунок 3.2 Зависимость степени превращения х от температуры Т и времени соприкосновения газа с катализатором	Рисунок 3.3 Изменение температуры Т и степени превращения в 1, 2, 3 и 4-м слоях катализатора;

Кривую АВ, соединяющую максимумы кривых, называют линией оптимальных температур (ЛОТ). По ней определяют температуру, которую необходимо поддерживать, чтобы обеспечить оптимальные результаты. Процесс следует начинать при максимальной температуре, а затем по мере повышения степени превращения, температуру следует понижать в соответствии с кривой ЛОТ. Таким образом, при проведении обратимой экзотермической реакции не существует одной какой-либо оптимальной температуры, должна соблюдаться оптимальная температурная последовательность - процесс необходимо начинать при высокой температуре, а затем ее понижать.

Приведенные закономерности по отношению к реакции (2) справедливы также и по отношению к реакции (1). Но так как процесс окисления на ванадиевом катализаторе проводится при высокой температуре, то нагревание газа до этой температуры связано с большими затратами топлива, поэтому на практике поступают так. Нагревают газ до температуры, при которой процесс начинает протекать с достаточной для практических целей скоростью (до температуры рисунок 3.3), и направляют его на первый слой катализатора. При окислении по реакции (1) выделяется тепло, за счет которого температура газа повышается по прямолинейному закону в соответствии с уравнением

	(4)

где - температура в начале и в конце процесса; - степень превращения в начале и в конце процесса; а -- коэффициент.

На первом слое катализатора процесс ведут так, чтобы температура газа на выходе из этого слоя была несколько выше оптимальной, соответствующей ЛОТ (рисунок 3.3). Затем процесс ведут вблизи ЛОТ. Для этого газ направляют в теплообменник, где он охлаждается до температуры , несколько более низкой, чем это следует из ЛОТ (рисунок 3.3). После этого газ направляют на второй слой катализатора, где он вновь нагревается по прямолинейному закону за счет тепла реакции; затем газ охлаждают и направляют на третий слой катализатора; так поступают до тех пор, пока степень превращения не достигнет заданного значения.

Реакция окисления S02 до S03 идет в присутствии катализатора. Ранее в качестве катализатора при получении контактной серной кислоты применяли платину, теперь она полностью вытеснена ванадиевым катализатором, более дешевым и менее чувствительным к ядам (мышьяк, селен, хлор и другое).

Реакция (1) экзотермична. Тепловой эффект экзотермической реакции зависит от температуры, при которой она протекает.

Увеличение давления оказывает на реакцию превращения S02 в S03 благоприятное действие, поскольку в результате реакции из 1,5 молекулы получается одна, т. е. происходит сокращение объема.

Процесс окисления при использовании каждого типа катализатора начинается при определенной температуре (температура зажигания). Например, для платинового катализатора эта температура составляет 250°С, для ванадиевой контактной массы - около 400°С. Изменение температуры влияет на степень превращения (рисунки 3.1 - 3.3). При этом для каждой температуры есть определенный предел степени превращения. Так как при реакции превращения S02 в S03 выделяется тепло, понижение температуры приводит к повышению степени превращения.

Состав газа также влияет на реакцию окисления S02 до S03, а именно: понижение концентрации сернистого ангидрида и увеличение концентрации кислорода повышает степень превращения S02 в S03. Состав газа меняется в зависимости от вида сжигаемого сырья и количества подводимого при обжиге воздуха.

Все перечисленные факторы (давление, температура, состав газа, тип катализатора) определяют скорость реакции превращения сернистого ангидрида в серный. От скорости реакции окисления зависит требуемый объем катализатора, а следовательно, и объем контактного аппарата. Чтобы процесс был экономичным, его стремятся вести при наибольшей скорости реакции [3, 122].

3.2 Катализаторы окисления диоксида серы

Катализатор представляет собой пористое вещество, на которое нанесено активное комплексное соединение, содержащее пятиокись ванадия V205. Контактную массу формуют, придавая ей вид гранул, таблеток и т. д. (рисунок 3.4) [3, 127].

Энергия активации гомогенного окисления диоксида серы составляет более 50 ккал/моль. Поэтому в отсутствие катализаторов взаимодействие S02 с кислородом не протекает с заметной скоростью. В присутствии катализаторов возможно протекание этой реакции по иному механизму с меньшей энергией активации. Каталитической активностью в отношении реакции окисления S02 обладают многие вещества (таблица 3), но большая часть их увеличивает скорость реакции лишь при больших температурах, при которых высокая степень превращения двуокиси серы недостижима из-за смещения равновесия в сторону диссоциации трехокиси серы.

Рисунок 3.4 Формы контактной массы: а - таблетки; б и в - гранулы; г - кольца; д - гранулы для кипящего слоя

Из всех катализаторов, приведенных в таблице 3, лишь платиновые, ванадиевые и окисножелезные получили промышленное значение. В настоящее время во всем мире для окисления S02 применяются почти исключительно ванадиевые катализаторы. Активным соединением в промышленных ванадиевых катализаторах являются сульфованадаты щелочных металлов, наносимые на поверхность двуокиси кремния [1, 506].

Таблица 3 Активность катализаторов окисления диоксида серы (состав газа: 7% S02; 19,5% О2; объемная скорость 150 ч-1)

Катализаторы	Наибольшая степень превращения		Катализаторы	Наибольшая степень превращения
Платина на асбесте	92,2	400		83,0	587
	99,0	420		62,5	670
	95,5	475		58,7	700
	91,3	505		55,0	670
	90,0	505		49,0	700
	76,2	600		46,8	700
	72,2	625		35,2	750
	69,5	625		20,0	700
	96,3	475

3.3 Катализатор БАВ

Примерный состав контактной массы БАВ: Перед вводом массы в эксплуатацию ее сушат горячим воздухом, а затем при 420 - 440° С насыщают сернистым ангидридом, вводя воздух с низкой концентрацией S02 (0,3 - 0,5%). При более высокой концентрации S02 неизбежен перегрев и, как следствие его, спекание массы. Насыщение проводится в промышленном контактном аппарате. При насыщении в газовую фазу выделяется хлор, а цвет массы меняется от белого (иногда розоватого) до желтого.

В сухой контактной массе содержится 7,5 - 8% ванадия (в пересчете на V205), насыпная плотность насыщенного катализатора составляет 600 - 700 г/л (свежего 500 - 550 г/л).

Свежеприготовленная контактная масса БАВ представляет собой гранулы белого или розоватого цвета. После насыщения двуокисью серы масса приобретает желтую окраску [1, 505].

Средний диаметр гранул катализатора БАВ 5 мм, длина 7 - 15 мм. Кольцеобразную контактную массу БАВ готовят двух размеров (в мм): dH=10, dвн=3, h=10 и dH =8, dвн=2,5, h=8 (dH, dBH-- наружный и внутренний диаметры колец, h - высота колец) [3, 126].

3.4 Новые катализаторы

В последние годы разработан новый катализатор окисления S02, названный СВД (сульфованадат на диатомите), примерно следующего состава:

Этот катализатор термически более устойчив, стоимость его ниже, а технология изготовления проще, чем катализатора БАВ. По внешнему виду СВД представляет собой зерна (гранулы) от желтого до светло-коричневого цвета, прочность зерен в 10 раз больше по сравнению с зернами БАВ.

В качестве носителя катализатора СВД применяется природный диатомит. При содержании до 3,5% А1203 природный диатомит может быть непосредственно использован при изготовлении катализатора. При более высоком содержании окиси алюминия в диатомите ее целесообразно отмывать 20%-ной серной кислотой.

Для катализатора СВД не требуется предварительное насыщение сернистым газом при пуске контактных аппаратов (после замены отработанного катализатора новым).

Катализатор СВД имеет большую насыпную плотность и при содержании более 3,5% Аl203 в диатомите примерно на 6 - 8% менее активен, чем БАВ. Поэтому при одинаковых условиях контактирования катализатора СВД следует загружать в контактный аппарат больше (по весу) по сравнению с количеством БАВ. Контактную массу СВД изготовляют также в форме таблеток, по каталитической активности соответствующих катализатору БАВ.

Кроме того, разработан и испытан в промышленных условиях катализатор СВНТ (сульфованадиевый низкотемпературный), изготовляемый в насыщенном S02 состоянии. Он отличается повышенной активностью при низких температурах (до 460°C) и предназначен для загрузки в первый слой контактного аппарата (в качестве «запала») и в последние слои.

В различных стадиях внедрения находятся катализаторы СВС сульфованадиевый на силикагеле (разработанный УНИХим), ИК-4 (разработан Институтом катализа Сибирского отделения АН СССР), обладающие высокой активностью при низких температурах контактирования, а также катализатор ИК-2, высокоактивный в области температур более 470°С.

В связи со стремлением к применению в контактном процессе высококонцентрированного сернистого газа, а также к осуществлению конверсии недостаточно очищенного газа выявилась целесообразность применения контактных аппаратов с кипящими слоями контактной массы. Это в свою очередь вызвало потребность в контактных массах со специфическими свойствами (в первую очередь прочность к истиранию наряду с термической стойкостью и др.). Первым таким катализатором (КС) оказалась ванадиевая контактная масса в виде шариков (разработчики - Воскресенский химический комбинат и НИУИФ), испытанная в промышленном масштабе [1, 506].

Средний диаметр гранул контактной массы СВД 4 - 4,5 мм, длина гранул 10 - 15 мм; кольцеобразную массу готовят двух размеров (в мм): dH=8 и 12, dBH=3 и 6, h=8 и 12. Кольцеобразной массы загружают на 30% больше, чем гранулированной [3, 127].

Таблица 4 Характеристика ванадиевых катализаторов

Катализаторы	Форма зерен	Насыпная плотность, г/см3	Механическая прочность, кгс/см2	Степень превращения х, %
				при 485°С	при 420°С
БАВ	Гранулы	0,60	50	86-87	16-19
СВД	Гранулы	0,67	30-40	85-87	18-20
СВД	Таблетки	0,76	30	86-88	22
СВНТ	Гранулы	0,67	30-40	85-86	30
СВНТ	Таблетки	0,76	30	86-87	-

3.5 Условия окисления S02 до S03 на ванадиевом катализаторе

Каждой степени окисления соответствует определенная температура, при которой наблюдается наивысшая скорость реакции окисления S02 до S0з (оптимальная температура) (рисунок 3.2). Однако скорость реакции зависит также от состава газа и поэтому при различном составе газовой смеси оптимальные температуры для одной и тон же степени окисления различны. Таким образом, постоянной оптимальной температуры для процесса окисления сернистого ангидрида не существует.

На практике окисление проводят в несколько стадий (рисунок 3.3). Газ нагревают примерно до температуры зажигания контактной массы (440°С) и направляют в первый слой контактной массы. Здесь в процессе окисления выделяется большое количество тепла, и температура газа сильно возрастает. Процесс ведется без отвода тепла (адиабатически) до достижения оптимальной температуры, а затем тепло отводят так, чтобы температура дальнейшего процесса окисления была возможно ближе к оптимальной. Таким образом, в первом слое катализатора температура возрастает от 440 примерно до 600°С. Степень превращения при этом составляет около 70%. В этих условиях скорость реакции наибольшая. Для дальнейшего окисления с максимальной скоростью не прореагировавшего S02 температуру газа следует понизить. Этого достигают отводом тепла в теплообменнике, расположенном между первым и вторым слоями катализатора. Температура здесь снижается от 600 до 525°С. Во втором слое катализатора процесс снова идет без отвода тепла (адиабатически), и температура повышается за счет теплового эффекта реакции до 550°С. Степень окисления после второго слоя составляет уже 80%. Затем снова охлаждают газ между слоями до 500°С и т. д.

В каждом последующем слое общая степень окисления повышается.

Повышение температуры при адиабатическом процессе окисления S02 до S03 приведено ниже:

Концентрация S02 в газовой смеси, %	Повышение температуры при увеличении степени окисления на 1%, °С	Концентрация S02 в газовой смеси, %	Повышение температуры при увеличении степени окисления на 1%, °С
2 4 6 7 8 9	0,59 1,17 1,73 2,0 2,27 2,54	10 12 14 20 62,5	2,81 3,29 3,78 5,1 12,5

Пользуясь этими данными, можно рассчитать степень окисления в слое при определенном количестве выделившегося тепла, и наоборот, если исходить из определенной степени окисления, можно подсчитать, сколько тепла необходимо при этом отвести.

Оптимальные условия работы контактного аппарата выбирают с учетом многих факторов. Всегда желательна высокая степень окисления. При этом в выхлопных газах содержится меньше S02 (так, при степени превращения 99,5% в отходящих газах содержится 0,04% S02. такие газы можно выбрасывать в атмосферу без дополнительной очистки). Однако с увеличением степени превращения (особенно выше 98%) сильно увеличивается необходимое количество контактной массы, так как процесс приближается к равновесию, когда скорость его снижается. Поэтому обычно ограничиваются степенью превращения около 98%, при этом достигается наиболее низкая себестоимость серной кислоты.

Большое значение в определении оптимального режима имеет гидравлическое сопротивление аппарата. С одной стороны, оно увеличивается с повышением концентрации S02, так как при этом необходимо повысить объем контактной массы, а с другой - уменьшается в результате уменьшения общего объема газа (с повышением концентрации S02 общий объем газа уменьшается). Таким образом, очень важен правильный выбор концентрации S02. При этом следует учитывать, что повышение концентрации газа вызывает перегрев контактной массы. В связи с этим перспективны исследования по получению термостойкой контактной массы [3, 129].

3.6 Методы испытания контактных масс

3.6.1 Каталитическая активность

Активность контактных масс часто характеризуют степенью превращения реагента, достигаемой при определенной объемной скорости и заданном составе газа. Более правильно оценивать их активность величиной константы скорости реакции, вычисляемой по кинетическому уравнению. Для вычисления константы скорости должно быть известно количество прореагировавшего вещества (степень превращения), соответствующее определенному времени соприкосновения газа с катализатором. Для более полной характеристики активности контактной массы определяют константу скорости при различных температурах.

Определение активности катализаторов можно проводить статическим, проточным и стационарно-циркуляционным методами. Статический метод удобен лишь при определении каталитической активности платины. Обязательным условием проведения испытаний является постоянство температуры в слое контактной массы, иначе возможны весьма значительные ошибки [1, 507].

3.6.2 Проточный метод испытания активности контактных масс (рисунок 3.5)

Испытуемая газовая смесь получается смешением воздуха или кислорода с двуокисью серы, подаваемых из баллонов. Газы предварительно очищают и высушивают концентрированной серной кислотой. Количество газов измеряют с помощью реометров. Из смесителя газы направляются в контактную трубку (рисунок 3.5, б). Исследуемую контактную массу загружают в кольцевое пространство между контактной трубкой и чехлом для термопары. Можно применять кварцевые, фарфоровые или стеклянные тугоплавкие трубки. Температуру измеряют хромельалюмелевой или железоконстантановой термопарой, скользящей в футляре.

Контактную трубку помещают в электрическую печь, снабженную тремя самостоятельными нихромовыми спиралями 1-1; 2-2; 3-3, что дает возможность раздельно регулировать температуру в разных частях слоя контактной массы и интенсивность отвода тепла по высоте слоя катализатора. Вместо электрической печи можно применять печь с псевдоожиженным слоем корунда.

Рисунок 3.5 Схема испытания активности контактных масс проточным методом: а - проточная установка; 1 - баллон с кислородом; 2 - баллон с двуокисью серы; 3 - промывалки; 4 - сепараторы; 5 - газоанализаторы; 6 - термопара; 7 - электрическая печь; 8 - контактная трубка; 9 - склянка с серной кислотой; 10 - аспираторы; б - контактная трубка и печь; 1-3 - нагревательные спирали.

Недопустимо колебание температуры в слое катализатора более чем на 5°С. Выходящий из контактной трубки газ проходит поглотитель с серной кислотой и далее отводится в тягу или наружу.

Концентрация двуокиси серы определяется до и после контактной трубки. Для испытания берут 10 мл контактной массы, предварительно насыщенной (или 11 мл ненасыщенной) и высушенной в токе воздуха при постепенном повышении температуры до 450°С, и смешивают с 20 мл плавленого кварца такой же крупности. Высота слоя такой смеси в контактной трубке 75 мм. Температуру измеряют в трех точках: в середине слоя, на 5 мм выше нижней границы слоя и на 5 мм ниже верхней границы слоя массы.

Точность определения констант скорости описанным способом тем выше, чем дальше измеряемая степень превращения от теоретически возможной (равновесной) в условиях эксперимента. В противном случае небольшие колебания и неточности измерения температуры очень резко влияют на величину константы скорости реакции. Поэтому следует работать с высокими скоростями газового потока. В случае испытания активных ванадиевых контактных масс при температурах выше 450°С скорость газовой смеси должна быть в пределах 600-700 мл/мин, для более низких температур - 200 мл/мин (считая на объем газа, приведенный к нормальным условиям). Заданные условия определения активности катализаторов соблюдают до достижения постоянных степеней превращения в течение нескольких часов.

Аппаратурное оформление проточного метода довольно просто, но при его использовании процессы массо- и теплопередачи могут привести к искажению экспериментальных данных или затруднить их обработку. Это связано с появлением; градиента температуры по сечению слоя катализатора, возрастающего с уменьшением размера его и гранул относительно диаметра трубки реактора; градиента температуры вдоль слоя катализатора вследствие выделения или поглощения тепла при протекании реакции; градиента скоростей потока по сечению слоя катализатора (при этом измеряемая средняя скорость потока может сильно отличаться от фактической скорости .прохождения газа вблизи стенок трубки реактора); градиента концентраций вдоль слоя катализатора.

Однако проточный метод вполне пригоден для контроля качества промышленных катализаторов. Существенным недостатком метода является невозможность непосредственного измерения скорости реакции. Экспериментальные данные позволяют оценить лишь конечное изменение степени превращения х за конечное время контакта , а для определения dx/dx приходится прибегать к графическому дифференцированию х по , что значительно снижает точность определения каталитической активности [1, 507].