Розрахунок контактних апаратів з завислим шаром

Каталізатора

Розрахунок контактних апаратів зводиться до визначення гідродинамічних, масообмінних і геометричних характеристик. Найбільш важливими гідродинамічними характеристиками є швидкість псевдозрідження і гідравлічний опір апарата. Головною масообмінною характеристикою є коефіцієнт масопередачі, на основі якого визначають необхідну кількість каталізатора. Визначивши гідродинамічні та масообміні характеристики, можна розрахувати геометричні розміри реакторів.

Швидкість початку псевдозрідження , м/с, визначається за формулою:

 

, (6.16)

 

де – динамічна в’язкість газу, Па ∙ с;

– діаметр частинок, м;

– густина газу, кг/м3;

– модифікований критерій Рейнольдса, безрозмірна величина;

 

, (6.17)

 

де – порожнистість статичного шару

 

, (6.18)

 

де – насипна густина поглинача, кг/м3;

– уявна густина поглинача, кг/м3;

В окремому випадку, коли , формула (6.17) буде мати вигляд

 

, (6.19)

 

де – критерій Архімеда (безрозмірна величина)

 

, (6.20)

 

де – густина частинок, кг/м3.

Підставивши величину , знайдену за формулою (6.17), у формулу (6.16), можна знайти швидкість початку псевдозрідження при будь-якому значенні порожнистості киплячого шару. Швидкість витання , м/с, при якій відбувається руйнування шару і масове винесення частинок, визначають за формулами:

- в перехідній області ( )

 

, (6.21)

 

- в автомодельній області ( )

 

. (6.22)

 

Для розрахунків може бути використана також інтерполяційна залежність, яка зв’язує критерії і для всіх режимів:

 

. (6.23)

 

Підставляючи значення у формулу (6.16), отримуємо швидкість витання в будь-якому режимі.

Значення робочої швидкості повинно бути більшим швидкості початку псевдозрідження, але не меншим швидкості витання .

Відношення робочої швидкості газу до швидкості псевдозрідження називають числом псевдозрідження

 

. (6.24)

 

Опір киплячого шару каталізатора , Па, знаходиться за формулою:

 

, (6.25)

 

де – коефіцієнт тертя;

– коефіцієнт форми частинок;

– висота шару насадки, м.

Значення коефіцієнта форми залежить від форми, матеріалу і розміру частинок й визначається експериментально за даними табл. 6.3.

Значення знаходимо з формул:

при ; (6.26)

при . (6.27)

Є й друга залежність для визначення опору киплячого шару
, Па:

 

, (6.28)

 

де – середня порожнистість киплячого шару ( )

 

. (6.29)

 

Необхідний об’єм , м3, каталізатора можна визначити за формулою:

, (6.30)

 

де – кількість домішок в суміші;

– парціальні тиски газу на вході і виході з апарата, кг/м3;

– питома зовнішня площа поверхонь зерен в одиниці об’єму каталізатора, м22,

 

Таблиця 6.3– Значення коефіцієнта форми частинок

 

Матеріал , мм
Силікагель 0,18 6,3
  0,25 3.05
  0,296 5,5
  2,5 5,46
  3,5 3,7
  4,5 7,05
Алюмосилікагель 0,4 1,79
  0,45 4,1

. (6.31)

 

де – площа поверхні одного зерна, м2;

– об’єм одного зерна, м3.

Для частинок каталізатора сферичної форми і циліндрів з висотою, рівною діаметру, питома зовнішня поверхня зерен рівна

 

, (6.32)

 

– коефіцієнт масопередачі, м/год, знаходять експериментальним шляхом залежно від природи реагувальних речовин, природи каталізатора і умов каталізу.

Максимальна об’ємна швидкість газу , год– 1

 

. (6.33)

 

Для забезпечення довгої і стійкої роботи каталізатора розраховане значення об’ємної швидкості газу доцільно зменшити в 1,5...2 рази.

Діаметр реактора:

 

. (6.34)

 

Площа поперечного перерізу апарата:

 

. (6.35)

 

Знаючи об’єм каталізатора і площу поперечного перерізу апарата , знаходимо статичну висоту нерухомого шару каталізатора:

 

. (6.36)

 

Швидкість газового потоку впливає на розширення шару і його висоту. Підвищення швидкості приводить до збільшення висоти шару. Характерною величиною є:

 

, (6.37)

 

де – питома висота шару.

На рис. 6.17 наведена залежність питомої висоти шару від відношення швидкості витання до швидкості початку псевдозрідження.

Визначивши за графіком питому висоту шару, знаходимо висоту псевдозрідженого шару.

 

Vс/Vпз
Hп,м

 

Рисунок 6.17 – Залежність питомої висоти киплячого шару від величини








Дата добавления: 2016-02-02; просмотров: 809;


Поиск по сайту:

При помощи поиска вы сможете найти нужную вам информацию.

Поделитесь с друзьями:

Если вам перенёс пользу информационный материал, или помог в учебе – поделитесь этим сайтом с друзьями и знакомыми.
helpiks.org - Хелпикс.Орг - 2014-2024 год. Материал сайта представляется для ознакомительного и учебного использования. | Поддержка
Генерация страницы за: 0.026 сек.