В промышленных условиях кинетический режим можно обеспечить лишь на зернах катализатора диаметром не более 0,5 мм. Такой катализатор обладает повышенным гидравлическим сопротивлением и подвержен уносу, поэтому в промышленности все основные каталитические процессы проводят на катализаторах с зернами достаточно большого диаметра и процессы протекают уже не в кинетическом, а диффузионном режиме.
Для расчета скорости реакции синтеза аммиака 
используем уравнения (3.10) ÷(3.18).
Дополнителтные данные приведены в таблице 3.7.
Таблица 3.7.
Значения предэкспоненциального множителя, энергии активации и температурные зависимости постоянной α для различных режимов реакции синтеза аммиака.
|
Режим |
Диаметр зерна катализатора, мм |
Предэкспонен- циальный множитель k0, 1/(Па∙с) |
Энергия активации, E, кДж/моль |
α, коэффициент кинетического уравнения (3.11) |
|
Кинетический |
- |
5×106 |
101 |
4,14-2525/Т |
|
Диффузионный |
4,5 |
1,2×107 |
104 |
2,37-1429/Т |
|
Диффузионный |
8,0 |
2,2×106 |
94 |
2,53-1578/Т |
Цель работы:
Сравнить скорости реакции синтеза аммиака при различных температурах в кинетическом режиме и на зернах промышленного катализатора различного размера. Проанализировать влияние различных факторов на скорость реакции в кинетической и диффузионной областях.
Таблица 3.8.
Варианты заданий к лабораторной работе № 3 часть третья
|
№ варианта |
Варьируемые параметры |
||
|
Наименование |
Размерность |
Значения |
|
|
1 |
Давление |
МПа |
10; 30; 60 |
|
2 |
Соотношение H2:N2 |
моль/моль |
1,5; 3; 4 |
|
3 |
Содержание инертов |
моль |
0,01; 0,05; 0,1 |
|
4 |
Содержание аммиака |
моль |
0,1; 0,2 0,3 |
|
5 |
Давление |
МПа |
10; 30; 60 |
|
6 |
Соотношение H2:N2 |
моль/моль |
1,5; 3; 4 |
|
7 |
Содержание инертов |
моль |
0,01; 0,05; 0,1 |
|
8 |
Содержание аммиака |
моль |
0,1; 0,2 0,3 |
Студенты выполняют свой вариант задания, рассчитывая скорость реакции синтеза аммиака в интервале температур 300÷700 в кинетическом режиме и на зернах катализатора диаметром 4,5 и 8 мм. Все остальные неуказанные параметры имеют значения выделенные курсивом в правом столбце таблицы 3.8. Рассчитанные значения скорости заносятся в таблицу расчетных данных. Пример заполнения таблицы для 1 варианта показан ниже (таблица 3.9.).
Таблица 3.9.
Таблица расчетных значений скорости реакции синтеза аммиака для варианта 1.
|
Тем- пера- тура, оС |
Давление, МПа |
Давление, МПа |
Давление, МПа |
||||||
|
10 |
30 |
60 |
10 |
30 |
60 |
10 |
30 |
60 |
|
|
Кинетическая область |
Зерно катализатора 4,5 мм |
Зерно катализатора 8 мм |
|||||||
|
Скорость реакции при: i=0,05; U=3; z=0,2 |
Скорость реакции при: i=0,05; U=3; z=0,2 |
Скорость реакции при: i=0,05; U=3; z=0,2 |
|||||||
|
300 |
|||||||||
|
350 |
|||||||||
|
400 |
|||||||||
|
450 |
|||||||||
|
500 |
|||||||||
|
550 |
|||||||||
|
600 |
|||||||||
|
650 |
|||||||||
|
700 |
|||||||||
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.