Технология карбамида - Горловский Д.М.
Скачать (прямая ссылка):
С
Рис. II.8. Зависимость х от т с момента отбора первой пробы при различном числе тарелок в реакторе п:
J — 0; 2 — 2; ,1 — 6.
Рис. II.9. Статистические функции распределения времени пребывания индикатора в реакторе:
' — реактор с тарелками; 2 — полый реактор.
56
68
125 135 145 155 165 175 165 195 Нагрузка, % от проектной.
Вычислено [39], что для пустотелого реактора объемом 11,8 м3 критерий Ре»9. По сравнению с реактором объемом 31,5 м3, имеющим d = 1300 мм и h = 24000 мм
(4* = 18-5) - У реактора
с объемом 11,8 м3 d = Рис. 11.10. Зависимость хв от нагрузки = 1060 MM, h = 14000 MM
/ — реактор с тарелками; 2 — полый реактор. \ " / ^
чий в соотношениях —т-имеет
мических режимах: С-кривая для малого реактора более размыта, чем для большого при идентичной нагрузке [39]. Это означает, что в малом реакторе происходит более интенсивное продольное перемешивание. За счет установки тарелок критерий Pe увеличился до 26 единиц [39]. Следовательно, гидродинамический режим сместился в сторону идеального вытеснения, что открывает возможности значительного повышения эффективности, в частности, увеличения производительности.
Для экспериментальной проверки этого суждения реактор с тарелками и без тарелок поочередно подключали [39 ] к двум агрегатам дистилляции. В каждом случае нагрузку на реактор увеличивали до 190% по сравнению с проектной. Как видно из рис. 11.10, величина х в тарельчатом реакторе при нагрузке 125% от проектной выше, чем в обычном реакторе, на 3% (абс). С ростом нагрузки до 155% величина х почти не снижается. Таким образом, промышленные испытания реактора с тарелками [39] показали возможность увеличения производительности реактора при одновременном повышении хв. Результаты исследований [39] свидетельствуют также о том, что за счет установки тарелок гидродинамический режим реактора можно приблизить к модели идеального вытеснения и при P < 20 МПа.
5. Некоторые закономерности и уравнения для практических расчетов
Определение степени превращения CO2 для реакторов, близких к аппаратам идеального смешения
Приведенные выше результаты физико-химических
исследований позволяют перейти от ориентировочных эмпирических способов определения реакционного объема (V) и удельной (в расчете на 1 м3) производительности (№*) промышленных колонн синтеза к более обоснованным расчетным методам.
реактора:
Из-за разли-
чат d іиииїишспплл сі
место различие в гидродина-
Наиболее громоздкая часть этих расчетов — вычисление значений хв для потока, выводимого из колонны. Приведенная на рис. 11.11 номограмма облегчает нахождение величины хв, а также дает представление о влиянии на хв таких важнейших параметров процесса синтеза, как Т, L и W. Эта номограмма построена на основании результатов расчетов [42] по кинетическому уравнению (1.57), выполненных с учетом методики [43] и с помощью ЭВМ.
В расчетах плотность реакционной смеси на входе в колонну синтеза (рсм) применительно к схемам с жидкостным рециклом определяли по уравнению:
где р", б? — соответственно плотности и массовые доли компонентов смеси — свежего CO2, свежего и возвратного NH3 и рецирку-лируемого раствора углеаммонийных солей (РУАС).
Для определения значений б&н,, °со2 и буде достаточно располагать составом раствора УАС, методика расчета которого приведена в гл. III. Результаты расчетов, а такжеэксперимен-
-Т<7 3,4 3,8 4,2 4,6 5.0 L
3,0 3,4 38 4.2 4,6 Рис. 11.12. Номограмма для определения Ф как функции Тс, L, W.
50 L
тальные данные позволяют с удовлетворительной точностью принять руде = 1050 кг/м3. Значения рЬНз и р'со2 имеются в справочной литературе [37].
При построении номограммы были зафиксированы значения удельной нагрузки реакционного объема колонны синтеза по CO2 = 400 кг/(м3-ч) и P1 = 18,6 МПа. При других значениях q величину X2 = f (Т, L, W)plt Чг можно вычислить [предварительно определив по номограмме (рис. 11.11) X1= F(T, L, W)P,qi] по уравнению
^1jt1(I -Ф)
</а(1 -Ф) + 0,0Ix1 (q1~q.1)
(11.37)
Здесь
= (1 —0,01**) Z Z = 0,0187L — 0,00852L2 + 0.1677Г - 0,063Г2 + 0,850
(11.38) (11.39)
Уравнение (11.37) получено из кинетического уравнения синтеза (1.57), причем для упрощения принято, что величина
Z -
хв (хв + W)
практически не зависит от дСОг
Xі (х* + W)
Уравнение (11.39) найдено методом наименьших квадратов, путем обработки на ЭВМ результатов расчета, по которым построена номограмма (рис. 11.11); коэффициент множественной корреляции равен 0,977, среднеквадратичное отклонение значений Z, вычисленных по уравнению (11.39), от исходных значений составляет 0,0122 [менее 1,7% (отн.)].
Для упрощения вычислений построена номограмма (рис. 11.12), которая позволяет быстро определить значения Ф как функции Тс, L, W.
Чтобы показать влияние qCo2 на хв при различных LkW, выполнены расчеты по изложенной выше методике и построен график (рис. 11.13) [42].
Как известно [43], удельную производительность колонны синтеза по карбамиду Пуд [в кг/(м3-ч) ] вычисляют по формуле:
