Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Химия -> Горловский Д.М. -> "Технология карбамида" -> 25

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 .. 19 20 21 22 23 24 < 25 > 26 27 28 29 30 31 .. 144 >> Следующая


3. Кинетика процесса в промышленных реакторах синтеза карбамида

Исчерпывающий обзор работ по кинетике синтеза карбамида приведен в книге [1]. Затем были опубликованы результаты исследований [32, 33].

gАвтор [32 ] проводил свои опыты в изотермических условиях на проточном реакторе змеевикового типа по аналогии с исследованием [34 ]. По результатам экспериментов были построены графики зависимости х от t, Р, L1 W, скорости подачи реакционной смеси, времени пребывания смеси в реакционной зоне тп. Причем параболические кривые х — / в большинстве случаев доведены до t, при которой X = 0. Считается, что в зависимости от величины P процесс протекает в диффузионной либо в кинетической области. Приведено измеренное при L = 3,5; W = 0, t = 200 °С и P = = 40 МПа среднее по объему реактора значение рсм, которое составило 0,9 г/см3. Установлено, что с увеличением скорости движения реакционной смеси через изотермический трубчатый реактор улучшается гидродинамическая обстановка и величина х растет. Представляют интерес приведенные данные о кинетике

синтеза в начальный период (при T11 порядка 1—3 мин), так как в опытах в статических автоклавах этот участок кинетических кривых бывает неизбежно искаженным. К сожалению, подавляющее число экспериментальных данных получено при 25—40 МПа, тогда как в действующих цехах величина Р, как правило, составляет 18—23 МПа. Кроме того, автор не приводит математического описания кинетики синтеза, которое можно было бы использовать для решения практических задач по усовершенствованию и оптимизации промышленных агрегатов.

Авторы [33] изучали кинетику реакции синтеза карбамида при постоянном объеме, давлении до 100 МПа и температуре до 220 °С на установке, позволявшей фиксировать скорость процесса и давление в реакторе для одного и того же момента времени при перемешивании реакционной смеси. Усредненные результаты более, чем 600 опытов, представлены ими в виде сопряженных кинетических кривых % — т и P — т. Методика опытов и описание экспериментальной установки изложены в публикациях [33]. Некоторые итоги этих исследований были приведены выше в гл. I.

При обработке кинетических данных исходили [33] из того, что скорость процесса лимитируется скоростью реакции дегидратации карбамата аммония, которая в прямом направлении имеет первый порядок, а в обратном — второй. С учетом этого найдено полуэмпирическое уравнение (1.51) кинетики синтеза для периодического процесса и непрерывного процесса, протекающего в аппарате идеального вытеснения.

Установлено [33 ], что константа скорости существенно зависит от интенсивности перемешивания газожидкостной смеси, причем с увеличением температуры эта зависимость усиливается. При достаточно большом значении числа обменов поверхности контакта жидкой и газовой фаз в реакторе в единицу времени (v) константа скорости может достигать максимальной величины, не меняющейся с увеличением интенсивности перемешивания. Из этого следует, что реакция синтеза карбамида имеет диффузионную и кинетическую области.

На рис. П.З величины константы скорости kc даны в координатах

Из рисунка видно, что температурная зависимость константы скорости имеет две области,отвечающие относительно низкой (при высоких температурах) и высокой энергиям активации. Значения коэффициентов Л и В из уравнения (11.25) представлены для обеих областей в табл. П.5. Температуры, отвечающие точкам перелома на рис. П.З, при различных v со средним отклонением менее 1,5° описываются следующим уравнением:

Ig kc = А - ~y

(11.25)

т* -~

4046,5

(11.26)

A1-A

2

3 Горловский Д. М. и др.

65

5

Ой

-2,0.

2,0

2,1 22

Wt)-ioj,k-'

2J

-0,5г где Т* — температура гра-

ницы перехода из одной температурной области в другую, К.

Интенсивность перемешивания газожидкостной смеси сказывается лишь на величине свободного члена Л в уравнении (П.25), но не В, отражающего наблюдаемую энергию активации процесса. При этом влияние перемешивания довольно значительно в обеих температурных областях протекания реакции.

Наличие перелома кривых на рис. П.З можно было бы объяснить сменой лимитирующей стадии химического превращения на диффузионную стадию при высоких температурах, как это обычно полагают в макрокинетике. При таком допущении наблюдалось бы резкое различие влияния перемешивания в этих двух температурных областях протекания реакции. Такого различия, однако, не наблюдалось и, по-видимому, следует полагать, что перелом прямых обусловлен (как было отмечено в гл. I) изменением механизма образования карбамида из исходных веществ.

Исследования кинетики синтеза карбамида в статических автоклавах с целью определения констант скорости недостаточны для построения кинетического уравнения процесса, осуществляемого на практике в проточных колоннах при постоянном давлении. В кинетическом уравнении, справедливом для периодического процесса, недостаточно заменить переменное давление в системе на постоянное и время реакции на его эквивалент, вычисляемый по объемному расходу реагентов, чтобы получить уравнение, справедливое при протекании реакции на протоке.
Предыдущая << 1 .. 19 20 21 22 23 24 < 25 > 26 27 28 29 30 31 .. 144 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed