АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

ПРИМЕР РАСЧЕТА КАТАЛИТИЧЕСКОГО РЕАКТОРА

Читайте также:
  1. C. порядок расчета коэффициента чувствительности «b»
  2. C. развитие знаний в форме дообучения на дополнительной последовательности примеров
  3. C. развитие знаний в форме дообучения на дополнительной последовательности примеров
  4. II.Примерная тематика курсовых работ
  5. III. После этого раненую конечность лучше всего зафиксировать, например, подвесив на косынке или при помощи шин, что является третьим принципом оказания помощи при ранениях.
  6. Primer.exe t s / F:5 пример
  7. SWОT – анализ - пример
  8. А сейчас прошу вас,уважаемые читатели, усвоить, как и до этого, два примера.
  9. Алгоритм геометрического расчета передачи
  10. Алгоритм построения курса в системе дистанционного обучения (СДО) СибГУФК на примере дисциплины «Педагогика ФК»
  11. Алгоритм расчета общего индекса
  12. Алгоритм расчета основных параметров производства

Задание: определить необходимый объем катализатора, энергозатраты и максимальную объемную скорость, при которой проходит очистка технологических выбросов 1000 м3/ч от паров толуола на палладий-марганцевом катализаторе (пиролюзит с размером гранул 5 мм, промотированный азотно-кислым палладием) для обеспечения требуемой степени очистки газа. Очистка осуществляется при давлении 150 кПа. Начальная концентрация паров толуола Сн=104 мг/м3,конечное содержание Ск=0,25*103 мг/м3, ρк=1000 кг/м3, ρн=500 кг/м3.

1. Температуру в реакторе принимаем равной 220°С, что гарантирует процесс окисления в области внешней диффузии.

2. Количество паров толуола, которое должно прореагировать:

 

, (4.1)

 

где V – объем катализатора, м3.

 

(кг/ч)

 

3. Наружная поверхность зерен катализатора в единице объема определяется:

 

, (4.2)

 

где П – пористость катализатора;

dз – диаметр зерна, м.

 

. (4.3)

 

23).

 

4. Определим режим течения газа, где ν220°С=7,39*10-5:

 

, (4.4)

 

где W0 – линейная скорость газового потока при нормальных условиях, отнесенная к полной фильтрующей поверхности. На практике W0 обычно принимают равной 0,5 – 1 м/с.

 

dЭ= (4.5)

 

5. Определим диффузионный критерий Нуссельта:

 

при Re=0,01-2, Nu=0,515*Re0,35*Sc0,33

при Re=2-30, Nu=0,725*Re0,47*Sc0,33

при Re=30-8000, Nu=0,395*Re0,64*Sc0,33,

 

где Sc – критерий Шмидта (диффузионный критерий Прандтля);

 

Sc= , (4.6)

 

где D – коэффициент диффузии улавливаемого компонента в воздухе, м2/с;

D=D0 * , (4.7)

 

где T – температура в реакционной зоне, °К;

Т0 =273 °К;

Р – давление смеси, Па;

Р0 =101300 Па;

D0 – определяется по таблице или ориентировочно по уравнению:

 

D0=0,00155* , (4.8)

 

где P – давление смеси, Па;

Va, Vb – молярные объемы газов;

Ма, Мb – молекулярные массы газов;

Т – температура в реакционной зоне, °К.

 

В таблице 1 приведены значения температуры влияния различных веществ на катализаторы.

Таблица 1.

Окисляемое вещество Температура начала реакции, °С Окисляемое вещество Температура начала реакции, °С
Альдегиды 173 – 234 СО 316 – 343
Амины 250 – 346 Пропан 293 – 332
Ацетилен 207 – 241 Растворитель 260 – 400
Бензин 201 – 298 Смолы 260 – 400
Бензол   Тринитротолуол 215 - 250
Ксилол 200 – 240 Толуол 200 – 250
Лаки 316 – 371 Фенол 216 – 497
Нитротолуол 265 - 297 Этанол 261 - 293

 

D=0,0709* ;

 

Sc= =5,43;

 

Nu=0,725*20,30,47*5,430,33=5,22

 

6. Определим коэффициент массопередачи:

 

(м/с) (4.9)

 

7. Определяем необходимый объем катализатора:

 

, (4.10)

 

где R – универсальная газовая постоянная, R=8,32 КДж/моль*К;

Рн, Рк – парциальные давления удаляемого компонента до и после катализатора, Па.

 

, (4.11)

где (л), (4.12)

 

.

 

(л), (4.13)

 

.

 

3)

 

8. Определим максимальную объемную скорость:

 

, (4.14)

 

где Vг – объем газа, м3/ч;

Vк – объем катализатора, м3.

 

-1)

Для обеспечения длительности работы катализатора рассчитанное значение объемной скорости целесообразно уменьшить в 1,5 – 2 раза, то есть .

9. Необходимая теоретическая толщина слоя катализатора для достижения заданной степени очистки η определяется:

 

, (4.15)

 

где N0 – число единиц переноса:

 

 

Wр – скорость газа при рабочих условиях определяется по формуле:

(м/с) (4.16)

 

- эффективная удельная поверхность зерна, м23.

 

Ф определяется по формуле:

 

(4.17)

 

 

23)

(м).

 

10. Гидравлическое сопротивление слоя катализатора:

 

, (4.18)

 

где μ – коэффициент динамической вязкости, μ=3,5*10-62/с).

 

9450=

=9660 (Па/м).

 

Наиболее распространенная схема очистки газов с рекуперацией тепла представлена на рисунке 3. Содержащий примеси толуола воздух через входной патрубок 1 подается в межтрубное пространство рекуперативного теплообменника 2. После предварительного нагрева в теплообменнике 2 воздух по межтрубному пространству поступает в камеру сгорания 3. Перед входом в каталитическую камеру 4 воздух смешивается с продуктами сгорания природного газа, приобретая при этом температуру, обеспечивающую оптимальную скорость реакции окисления толуола в присутствии катализатора. В результате окисления толуола образуются нетоксичные продукты реакции – углекислый газ и водяной пар:

 

С7Н8+9О2=7СО22О

 

Пройдя катализатор, воздух направляется в трубчатые пучки теплообменника – рекуператора, отдает тепло поступающему в реактор газовоздушному потоку и через входной патрубок отводится в атмосферу.

 

 

Рисунок 3.

 


1 | 2 | 3 | 4 | 5 |

Поиск по сайту:



Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.009 сек.)