Фталевый ангидрид - Гуревич Д.А.
Скачать (прямая ссылка):
AP = Yh^o (56)
Расчет фильтров. Специфическим узлом конвертора окисления нафталина в псевдоожиженном слое катализатора являются фильтры. Они представляют собой трубы из пористого материала, установленные, как правило, внутри аппарата и предназначенные для отделения катализаторной пыли от контактных газов. Общую фильтрующую поверхность рассчитывают по удельной производительности фильтров, которую находят опытным путем в рабочих условиях при заданном перепаде давления на фильтрах, После определения фильтрующей поверхности F$ можно рассчитать наружный диаметр фильтра гіф, его длину /ф, шаг между фильтрами t и число фильтров п.
Общая фильтрующая поверхность равна:
Шаг между фильтрами г равен (рис. 42): t = аФ + 2s + P = + m
(57) (58)
7
7/
7O
2
где р — зазор между слоями катализаторной пыли, находящимися на фильтрах, s — толщина слоя пыли, а т— расстояние между наружными поверхностями фильтров («мостик»). Зазор р нужен для предотвращения образования между фильтрами «свода» материала, препятствующего обратной продувке фильтров и нарушающего нормальную работу аппарата. Этот зазор по экспериментальным данным можно принять равным 2—3 см.
Число фильтров п зависит от диаметра фильтрующей головки аппарата Dr, шага между фильтрами t и способа разбивки решетки аппарата, в которой крепятся фильтры. Диаметр фильтрующей головки аппарата Dr определяется конструктивными соображениями, и его величину можно считать заданной. Определим теперь зависимость n=f(Dr,t) для наиболее компактного способа разбивки решетки — по вершинам шестиугольников. Общее число фильтров (без учета сегментов) при такой разбивке равно:
лф= [ + За+ За2 (59)
Рис. 42. Схема установки пористых фильтров в конверторе:
/ — решетка; 2 — фильтры; 3 — слой катализаторной пыли.
где а — число шестиугольников. В свою очередь величина а связана с числом фильтров Ь по диагонали шестиугольника соотношением:
* = 2а + 1 или а = -Ц^-І- (60)
Подставляя (60) в (59), получаем: Но так как число фильтров по диагонали Ь равно
то искомая зависимость n = f(Dr,t) имеет следующий вид:
пф = 0,75 ^Ps-
(61)
(62)
Фактическое число фильтров, размещаемых в решетке аппарата, должно быть больше, чем рассчитанное по-этой формуле, ввиду установки дополнительного количества труб в сегментах. Но при этом следует учесть, что перегородки между секциями занимают
часть решетки и уменьшают число размещаемых в ней труб. Указанные величины примерно компенсируют друг друга, поэтому формула (63) достаточно точна для практических расчетов.
Подставляя (58) и (63) в (57), получаем:
2,з5<уфр;
ф (4ф + т)> Уравнение (64)
(64)
Рис. 43. Зависимость между длиной фильтра /ф и его диаметром ^ф при постоянной фильтрующей ловерхности (Рф — const).
выражает связь между диаметром фильтра сіф и его длиной 1ф при постоянных Рф, т и Др. Графически эта зависимость представлена на рис. 43.
Если по конструктивным соображениям длина фильтра 1ф задана, то диаметр фильтра сіф может быть определен по этому графику или по формуле (65), представляющей собой решение уравнения (64) относительно d:
(DlI-0,85/?/») ± Рг УРЩ- 1,7/уи/ф
^ф,
макс, мин.
0,855,
Ф
(65)
Формула (65) показывает, в частности, величину максимального диаметра, превышение которого уже не обеспечивает при заданной величине т необходимую фильтрующую поверхность Рф. Из этой же формулы можно определить минимальную длину фильтра /ф, при которой обеспечивается заданная поверхность Рф. Для этого дискриминант уравнения (65) должен быть больше нуля:
Отсюда
(DlIl- 1,7/у"/ф)> 0
U > 1.7 ¦
(66)
Если это неравенство не выполняется, нужно уменьшить до минимума т или увеличить Dr, расширив верхнюю часть аппарата.
Таким образом, если длина фильтра Ц задана, то следует сначала проверить, удовлетворяет ли ее величина условию (66), а затем определить dMaKC. и ёмаа. по формуле (65). В интервале
ствием указанных возмущении является изменение температуры в зоне контактирования, что имеет важное значение для протекания процесса и безопасности работы конвертора.
При отсутствии регулирования в устойчивом режиме температура процесса будет самопроизвольно восстанавливаться, а в неустойчивом — безгранично расти, приводя в итоге к аварийному состоянию системы. Поэтому характеристика устойчивости чрезвычайно важна при разработке систем автоматического регулирования процесса.
Рассмотрим условия устойчивости процесса окисления нафталина в стационарном и в псевдоожиженном слоях катализатора.
Экзотермические процессы, протекающие в стационарном слое катализатора, в условиях идеального вытеснения всегда устойчивы, за исключением случая протекания процесса во внешне-диффузионной области з»5-30». При изучении процесса парофазного каталитического окисления нафталина в проточно-циркуляционной системе и в длинных слоях катализатора были получены совпадающие результаты 147. Это говорит о том, что процесс парофазного каталитического окисления нафталина протекает в кинетической области. Отсюда следует, что процесс, проводимый в стационарном слое катализатора, характеризуется устойчивым режимом.
