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,
ΔnA→R- 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
∆nA→R= ∆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/с
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: 1388;