Фталевый ангидрид - Гуревич Д.А.
Скачать (прямая ссылка):
находящихся в таких же условиях, что и частица 3, поэтому интенсивность перемешивания твердой диспергированной фазы увеличивается.
Таким образом, неравномерность скоростей газового потока, различие энергии отдельных газовых струй, разнообразие размеров и формы твердых частиц и некоторые другие факторы, определяющие неоднородность системы, способствуют улучшению условий перемешивания в псевдоожиженном слое. В некоторых процессах, проводимых в псевдоожиженном слое катализатора, вследствие ттолидисперсно-сти катализатора улучшаются показатели процесса, что находится в соответствии с приведенным выше объяснением.
Возле стенок реакционного сосуда скорость движения твердой фазы всегда снижается, что в ряде случаев вызывает изменение направления движения твердых частиц: вблизи стенок сосуда они движутся вниз, а в середине вверх. В лабораторных установках влияние стенок на характер движения в псевдоожиженном слое настолько значительно, что показатели процесса, проведенного в узких трубках, зачастую невоспроизводимы в промышленных аппаратах.
Для того чтобы обеспечить оптимальные условия перемещения частиц, необходимо сохранять в псевдоожиженном слое определенное соотношение количества крупных, средних и мелких частиц 1б5. При этом следует иметь в виду, что большое количество мелких частиц, образующихся в процессе истирания катализатора, создает в псевдоожиженном слое неблагоприятную гидродинамическую обстановку. Поэтому периодически, по мере накопления, часть пыли рекомендуется удалять1б6'ш. Например 167, количество частиц размером <20 мк в псевдоожиженном слое не должно превышать 5%.
Существенным фактором, определяющим размеры конвертора с псевдоожиженным слоем катализатора, является максимально допустимая скорость газового потока в поперечном сечении аппарата: чем выше допустимая скорость газового потока, тем больше может быть слой катализатора и меньше поперечное сечение аппарата. При прочих равных условиях допустимая скорость газового потока повышается при уменьшении дисперсности катализатора и при возрастании его удельного веса.
Рис. 19. Схема движения твердой частицы в псевдоожиженном слое в идеальных условиях (а) и в реальных усло-^ виях (б):
/ — труба; 2 —пористая перегородка; 3-частицы; 4, 5 —струи газа.
тверды
Как уже говорилось, для псевдоожиженного состояния характерен перепад давления, определяемый по уравнению на стр. 58. Это уравнение справедливо не для одной, а для многих скоростей газового потока, соответствующих постоянному перепаду давления в псевдоожиженном слое (участок, параллельный оси абсцисс, на кривой рис. 18). В соответствии с этим процесс окисления нафталина в псевдоожиженном слое катализатора осуществляют в широком диапазоне скоростей газового потока37'150,158 — от 0,16 до 0,6 м/сек. Ведение процесса при скорости газового потока около 0,6 м/сек, видимо, практически вполне осуществимо.
Большое значение для производительности конвертора имеет коэффициент теплопередачи от слоя катализатора к теплоносителю или хладоагенту. При прочих равных условиях коэффициент теплопередачи от псевдоожиженного слоя в 10—15 раз больше, чем от неподвижного слоя, что особенно важно для контактно-каталитических процессов, протекающих с значительным выделением или поглощением тепла.
Благодаря интенсивному перемешиванию в псевдоожиженном слое можно вводить реагенты в зону катализатора при температуре, гораздо более низкой, чем температура контактирования, тогда как в аппаратах с неподвижным слоем катализатора это недопустимо. Вследствие интенсивного перемешивания возможен также раздельный ввод реагентов в зону катализатора. Это исключает необходимость установки испарителей перед конверторами.
Истирание катализаторов в псевдоожиженном слое в большинстве случаев невелико: потери катализатора от истирания практически не превышают 2% в месяц. Как показывают опыт эксплуатации й специальные исследования, эрозия материала конверторов при скорости частиц до 1 м/сек невелика. Значительная эрозия наблюдается при скоростях порядка 3—5 м/сек и более, так как интенсивность эрозии увеличивается пропорционально третьей степени скорости движения частиц. Не безразличен с точки зрения эрозии угол «обстрела», под которым твердые частицы попадают на стенку. Наибольшая эрозия наблюдалась при направлении движения частиц под углом 20—25° к поверхности.
Капитальные затраты на строительство установок с псевдоожиженным слоем катализатора значительно ниже, чем на строительство установок со стационарным слоем 37. Это особенно важно при создании агрегатов большой мощности. По расчетам, при переходе на псевдоожиженный слой капитальные затраты снижаются на 20—25%, а себестоимость готового продукта — на 10—15%.
Одним из существенных преимуществ окисления нафталина во фталевый ангидрид в псевдоожиженном слое катализатора является возможность снижения отношения воздуха к нафталину до 15: 1 и даже 37 до 12 : 1 и 10 : 1. Хотя эти соотношения соответствуют взрывоопасным концентрациям, но присутствие в реакторе мелких, быстро движущихся частиц предотвращает опасность взрыва, так как эти частицы быстро рассеивают выделяющееся
