Аппаратурное оформление реакций окисления аммиака (3.3)и (3.4)

Реакции (3.3)и (3.4) являются параллельными.

 

Рис. 3.2 Схема контактного аппарата для окисления аммиака.

1- элементы корпуса реактора;

2- катализатор;

3- тепловой аккумулятор

 

 

А- вход исходных реагентов (механически очищенная от примесей газовая смесь аммиака и воздуха).

 

 

В- выход реакционной смеси.

 

Режимные параметры окисления:

Р=0.76 МПа, Т≈8500С, d=2200мм, катализатор Pt,Rd (в виде сеток)

 

Рис. 3.3 К схеме набора платиновых сеток.

z- расстояние между сетками (характеристика ячейки). Количество до 12.

d=2200 мм

 

Принцип действия:

Очищенная газовая смесь, содержащая аммиак и воздух подается в реакционную зону (организована набором сеток), проходит далее через тепловой аккумулятор 2, слой керамических колец и поступает в котел- утилизатор.

Реакции (3.3)и (3.4) в общем виде записываются:

aA+bB → rR+sS (3.5)

aA+bB→ рР+sS (3.6)

Реакции (3.5)и (3.6), так же являются параллельными.

Для оценки эффективности служит селективность.

Селективность:

- интегральная φ

- дифференциальная φ

характеризует долю исходного реагента, израсходанного на целевую реакцию.

- - интегральная селективность;

0 ≤ φ ≤ 1,

ΔnAR- количество исходных реагентов,

ΔnA- общее количество прореагированных реагентов

∆nA’- количество вещества А, которое пошло на образование вещества R по целевой реакции

Рассмотрим составление ССС. За основу применим соотношение (2.4). Составим ССС для реакций (3.5), (3.6):

Для (3.5)

 

Δn'A- количество вещества А, которое пошло на образование вещества R по целевой реакции

Для (3.6)

Предполагая, что на входе А (рис.3.2) продукты NO,N2 и H2O отсутствуют.

(для незамкнутой технической схемы) (3.10)

С учетом (3.10) перепишем (3.8) и (3.9)

(3.11)

 

- кол-во в-ва А, кот пошло на образование побочного продукта P

(3.12)

 

Где, - нормирующий множитель

ΨAR= а/r

ΨAP= a/p

Согласно закону аддитивности

(3.13)

Где ∆nA'- это количество вещества А, которое пошло на образование R.

∆nA''- это количество вещества А, , которое пошло на образование побочного продукта Р.

Сложим соответственно левые и правые части уравнений (3.11) и (3.12) с учетом (3.13), имеем:

-для параллельных реакций.

Числитель в уравнение (3.7): рассмотрим выражение (3.11) и вместо

∆nAR= ∆nA', тогда

Пример 3.1: Определить селективность φNO для реакции (3.3) и (3.4), если

nNO,f = 2 кмоль, nN2,f = 3 кмоль.

Рабочее уравнение (3.16)

При повышении селективности:

Т.е уменьшается скорость побочной реакции.С помощью катализатора увеличена скорость целевой реакции.

Катализатор – это вещества, целенаправленно ускоряющие целевую реакцию через образование промежуточных соединений на поверхности катализатора.

На рис.3.3 кривая 3.2

 

3.Выход целевого продукта. (Φ)

Φ характеризует степень приближения фактического количества продукта к теоретически возможному.

Установим связь: Φ(xj,φ)в явном виде, т.е. получим количественное соотношение

 

ФR=nR,F/nRmax nR,0=0 (3.17)

 

Для этого запишем ССС для реакции (3.5) и (3.6)

Получили (3.8) и (3.9)

Далее сделаем допущения:

1. , т.е. побочными реакциями при теоретическом рассмотрении можно пренебречь

Тогда

2.Все количество исходного реагента полностью израсходовано на целевой продукт

Теоретически max количество вещества

Числитель в уравнении (3.17)

использовано выражение для расчёта селективности формулой (3.15)

Решаем уравнения (3.15) относительное количество вещества R в виде:

Подставляем (3.19) и (3.18) в выражение (3.17)

 

Лекция 4.

 

4.Производительность реактора ПR

ПR- мгновенная производительность, определяющая временное пребывание в реакционной смеси в аппарате,

ΔnR- это количество целевого продукта, образующегося в единицу времени,

t - это среднее время пребывания частиц в аппарате,

τ=V/υ (4.2)

V- объем реактора, м3

υ - объемный расход реакционной смеси через реактор,м3

 

Пример 4.1: Определить производительность по NO для реактора (рис 3.2) и условия из примера 3.1 nNO,f = 2 кмоль, nNO,0=0, при условии достижения opt.

К определению opt.

Для случая лимитирующей стадии диффузии NH3 к поверхности катализатора используют выражение Эйнштейна:

Z(рис.3.3)=10-4 м – линейный размер сетки;

- коэффициент диффузии аммиака, при Т=7000 =1 = 10-4

Подставим (4.4) ®








Дата добавления: 2015-08-21; просмотров: 721; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ


Поиск по сайту:

При помощи поиска вы сможете найти нужную вам информацию, введите в поисковое поле ключевые слова и изучайте нужную вам информацию.

Поделитесь с друзьями:

Если вам понравился данный ресурс вы можете рассказать о нем друзьям. Сделать это можно через соц. кнопки выше.
helpiks.org - Хелпикс.Орг - 2014-2019 год. Материал сайта представляется для ознакомительного и учебного использования. | Поддержка
Генерация страницы за: 0.02 сек.