Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Химия -> Горловский Д.М. -> "Технология карбамида" -> 18

Технология карбамида - Горловский Д.М.

Горловский Д.М., Альтшулер Л.H., Кучерявый В.И. Технология карбамида — Л.: Химия, 1981. — 320 c.
Скачать (прямая ссылка): carbamid.djvu
Предыдущая << 1 .. 12 13 14 15 16 17 < 18 > 19 20 21 22 23 24 .. 144 >> Следующая


максимальный линейный размер турбулентных пульсаций, возникающих в жидкости при движении пузырьков [27]. Оказалось, что даже в начале процесса, когда пузырьки имеют максимальный устойчивый размер, турбулентному возмущению может подвергаться не более 10% (об.) жидкости. По мере растворения пузырьков этот эффект быстро уменьшается. Таким образом, всплывание растворяющихся пузырьков сырья само по себе не является первопричиной возникновения режима смешения. Он возникает потому, что принятые в современной технологии давления синтеза Рс (18—23 МПа) меньше равновесного давления образования карбамата аммония Рг а, достигающего при температурах синтеза более 30 МПа [зГ

При Рс > Pj.. а (в соответствующих условиях) карбамат аммония образуется практически мгновенно, но при Рс <Рк.а — лишь путем сравнительно медленного растворения NH3 и CO2 в жидкой фазе. В течение времени растворения всплывающие пузырьки успевают «рассеять» сырье по реакционному объему. Следовательно, возникновение режима вытеснения можно было ожидать при давлениях, превышающих значение Рк. а. Это было проверено экспериментально на опытно-промышленной колонне синтеза (V = 0,09 м3) при P = 50 МПа.

Полученные данные хв — qco2 — L ПРИ различных температурах сравнили с уравнением (1.51) и нашли удовлетворительное соответствие вычисленных и экспериментальных значений хв [29]. Опыты были также проведены при P < 50 МПа. Анализ полученных данных показал, что уравнение (1.51) перестает отвечать опытным данным при P < 33,5 МПа (давление диссоциации карбамата аммония). Таким образом, синтез карбамида можно провести в вертикальном реакторе вытеснения, если CO2 будет связан в жидкой фазе в виде карбамата аммония. Последний имеет более высокую плотность, чем плав синтеза, что исключает рассеивание сырья по реакционному объему.

Применяя высокое давление, можно доказать возможность проведения синтеза карбамида в аппаратах вытеснения. Технические средства для достижения режима вытеснения, разумеется, не сводятся только к повышению давления. Этот режим можно достичь и другими способами, например, путем предварительного связывания CO2 в карбамат аммония в так называемом форреакторе или путем локализации зон всплывания газообразного сырья применением специальных устройств в колоннах синтеза. Эти и другие способы являются предметом специальных технологических исследований [31, 32].

Коэффициент полезного действия реактора синтеза карбамида

Количественная оценка к. п. д. реактора — практически важная задача, позволяющая определить максимальный резерв производительности реакционного объема промышленных

колонн синтеза. Рассмотренный выше способ интенсификации мощности промышленных колонн при всей его эффективности полностью не разрешает поставленную задачу, так как относится к аппаратам смешения.

Величина к. п. д. позволяет определить увеличение производительности при переходе от аппарата смешения к аппарату вытеснения. Если бы колонна синтеза карбамида была безградиентным аппаратом смешения, величину к. п. д. цх можно было бы определить делением левых частей уравнений (1.57) и (1.51), полагая в последнем т = т„ = рсм Д1 + -— L + W) qCOz, где т„ —

время пребывания. Однако колонна синтеза не является безградиентным аппаратом, несмотря на то, что кинетика процесса в ней описывается уравнением для случая идеального смешения при х = хв. Отношение высоты к диаметру у действующих колонн более 10, а наличие градиента концентрации карбамида по высоте обнаружено экспериментальным путем [33].

Колонну синтеза карбамида представили как градиентный аппарат, в каждом стационарном объеме которого существует идеальное смешение, но интенсивность смешения убывает по высоте аппарата. При таком подходе к. п. д. аппарата ц,. можно представить в виде [34]:

1 Х-п

% = — I %^ (T-58)

тп J 0

где r|t — функция распределения к. п. д. по времени пребывания смеси в колонне.

Физический смысл цг установили с помощью представлений статистической теории смешения, получившей в настоящее время значительное развитие [35]. Оказалось, что фиксированную величину Ц/, относящуюся к г'-му стационарному объему смешения, можно представить как вероятность того, что элементы раздробленной при смешении мыслимой поверхности контакта і-го объема с соседним (і — 1)-ым объемом не попадут в і-й стационарный объем смешения. Количественно т)(- выражается следующим образом [35]:

г|;=-ехр {_Яі[._ехр (—Vi)I) U-59)

где аъ bi — свойства среды; X1 — продолжительность смешения.

Уравнение (1.59) применили к описанию потока жидкости со всплывающими и растворяющимися пузырьками. Пузырек из г-го объема, опережая движение жидкой фазы, оказывается в (I + 4- 1)-ом объеме, где растворяется. Распад поверхности пузырька при растворении представляет собой физическую модель раздробления поверхности контакта на элементы. Последние больше не участвуют в движении пузырька и их время пребывания в пределах

(і + 1)-го объема совпадает со временем пребывания жидкости в нем. Это дает возможность считать X1 в (1.59) пропорциональным хв, а само уравнение — искомой функцией распределения г\х. В результате после ряда преобразований нашли [34]:
Предыдущая << 1 .. 12 13 14 15 16 17 < 18 > 19 20 21 22 23 24 .. 144 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed