Промышленность \ Химические процессы и реакторы

Анализ зависимости изменения степени использования катализатора от температуры, радиуса зерна катализатора и эффективного коэффициента диффузии для реакции окисления сероводорода, страница 2

		Вещество	Температура, °С	Давление, атм
1	Артамонов Станислав Александрович	COOH	120	23
2	Гребенщиков Александр Юрьевич	C4H2	130	21
3	Ефанова Марина Андреевна	C6H6	140	19
4	Иванова Валентина Владимировна	NH3	150	17
5	Козлов Алексей Николаевич	C2H4O	160	15
6	Куртова Анастасия Геннадьевна	C2H5OH	170	13
7	Лыскова Марина Фёдоровна	H2S	180	11
8	Марченко Николай Васильевич	CH3COH	190	9
9	Пахомова Александра Сергеевн	C4H6	200	7
10	Попов Максим Викторович	C5H6	210	5
11	Цыганов Михаил Сергеевич	CH2OH	220	3

Литература

1. П.А.Рамачадран, Р.В.Чаудхари Трехфазные каталитические реакторы: Пер. с англ./ Новосибирск: Институт катализа СО РАН, 1992. -497 с.

2. Кириллов В.А. Реакторы с участием газа, жидкости и твердого катализатора. - Новосибирск: Институт катализа СО РАН, 1997.

Задачи. часть 1.

1. Проанализировать зависимость изменения степени использования катализатора от температуры, радиуса зерна катализатора и эффективного коэффициента диффузии для реакции окисления сероводорода: H₂S + 0.5 O₂ = S + H₂O.

Кинетическое уравнение:

W=KC_H₂_S/(1+b1C_H₂_S+b4DC_H₂_S)² моль/(сек м³)

где b1=0, b4=1.3, C_H₂_S=0.02, K=4156625exp(-50000/RT) моль/(сек м³).

Диапазоны изменения параметров: T=130-300°С, R_Z=1-20 мм, D_E=5*10^-8-30*10^-8 см²/с.

Определить функцию степенного вида соответствующую реальной зависимости скорости реакции при температуре 200°С.

2. Определить скорость гидрирования ацетона в изопропанол в суспензионном реакторе и поверхностную концентрацию водорода на катализаторе.

Исходные данные:

Реакция имеет порядок 1/2 по водороду, k_1/2=2.35*10^-3 (см³моль)^1/2/с/г;

Температура в реакторе 14°С;

Давление 10 атм, растворимость H₂ в рабочих условиях 2.75*10^-5моль/см³;

Межфазный массоперенос газ-жидкость K_l*a_b=0.0186 с^-1;

Межфазный массоперенос жидкость-катализатор k_s*a_p=0.266 с^-1;

Загрузка катализатора w=2.5*10^-2г/ см³.

3. Условия задачи 2, но с учетом внутридиффузионного торможения.

Дополнительные данные:

Зерно катализатора: радиус 100 мкм, плотность частицы 4.5 г/см³;

Коэффициент эффективной диффузии в зерне катализатора 10^-6 см²/с.

4. Определить скорость окисления и поверхностную концентрацию окиси углерода при избытке кислорода в суспензионном реакторе с окиснокобальтовым катализатором.

Исходные данные:

Кинетика для СО:

где к₁=6.51 см³/г/с, к_А=1.206*10⁶ см³/моль.

Температура в реакторе 120°С;

Парциальное давление окиси углерода 0.1 атм;

Загрузка катализатора w=0.025г/ см³;

Константа Генри H_A=5.39;

Межфазный массоперенос газ-жидкость K_l*a_b=0.0167 с^-1;

Межфазный массоперенос жидкость-катализатор k_s*a_p=0.25 с^-1.

5. Определить скорость гидрирования кротонового альдегида в реакторе с неподвижным орошаемым слоем на катализаторе 0.5% Pd на g-Al₂O₃.

Исходные данные:

Реакция имеет 1^й порядок по H₂, k₁=3.69*10² см³/грамм_Pd/с при температуре 51°С;

Растворимость H₂ при 1 атм и условиях реакции 2.8*10^-6 моль/см³;

Зерно катализатора: радиус 0.25 см, плотность частицы 1.5 г/см³;

Межфазный массоперенос газ-жидкость K_l*a_b=0.02 сек^-1;

Коэффициент межфазного массопереноса жидкость-катализатор K_S=0.02 см*сек^-1;

Коэффициент эффективной диффузии в зерне катализатора 2*10^-5 см²/с;

Порозность 0.4.

6. Окисление муравьиной кислоты (МК) воздухом в дифференциальном реакторе с неподвижным орошаемым слоем на катализаторе CuO-ZnO. Найти скорость окисления и определить лимитирующий реагент.

Исходные данные:

Температура в реакторе 240°С, давление 40 атм;

Концентрация муравьиной кислоты 2*10^-6 моль/см³;

Реакция имеет 1-1^й порядок, k₁₁=4.45*10⁵ см⁶/грамм/моль/с;

Константа Генри H_О2=88.7;

Межфазный массоперенос газ-жидкость K_l*a_b=0.009 с^-1;

Межфазный массоперенос жидкость-катализатор для О₂ k_s*a_p=0.04 с^-1;

Межфазный массоперенос жидкость-катализатор для МК k_s*a_p=0.035 с^-1;

Зерно катализатора: диаметр 0.24 см;

Плотность частицы 2.35 г/см³;

Порозность 0.44;

Коэффициент эффективной диффузии О₂в зерне катализатора 2.6*10^-4 см²/с;

Коэффициент эффективной диффузии МК в зерне катализатора 2.08*10^-4 см²/с;

Стехиометрический коэффициент (МК) = 2.

Замечание к решению задачи. Степень использования зерна определяется для лимитирующего реагента.

7. Для сферического зерна катализатора и плоской пластины определить области, где степень использования зерна в зависимости от модуля Тиле можно считать постоянной, а где можно использовать асимптотическое приближение (с точностью до 5%).

1 2 3

Скачать файл