2,619 matches
-
cât mai apropiate de cea industrială. În general, se recomandă folosirea reactoarelor în strat fluidizat în următoarele cazuri: x este necesar un transfer important de căldură între amestecul de reacție și agentul termic; x are loc o dezactivare semnificativă a catalizatorului; x trebuie să se mențină temperatura de lucru în limite restrânse; x reacțiile care au loc sunt rapide. Reactoarele cu catalizator în strat fluidizat sunt frecvent folosite în industria organică: cracarea catalitică a hidrocarburilor, reacții de oxidare a hidrocarburilor (obținerea
Reactoare în industria chimică organică. Îndrumar de proiectare by Eugen Horoba, Sofronia Bouariu, Gheorghe Cristian () [Corola-publishinghouse/Science/91785_a_93066]
-
un transfer important de căldură între amestecul de reacție și agentul termic; x are loc o dezactivare semnificativă a catalizatorului; x trebuie să se mențină temperatura de lucru în limite restrânse; x reacțiile care au loc sunt rapide. Reactoarele cu catalizator în strat fluidizat sunt frecvent folosite în industria organică: cracarea catalitică a hidrocarburilor, reacții de oxidare a hidrocarburilor (obținerea anhidridei ftalice, maleice, etilenoxidului), obținerea monomerilor vinilici ( acetat de vinil ), sinteza acrilonitrilului etc. 4.3.1. DETERMINAREA DIAMETRULUI REACTORULUI Diametrul reactorului
Reactoare în industria chimică organică. Îndrumar de proiectare by Eugen Horoba, Sofronia Bouariu, Gheorghe Cristian () [Corola-publishinghouse/Science/91785_a_93066]
-
reactor, vt, numită și viteză terminală. 4.3.1.1. Viteza minimă de fluidizare Viteza minimă de fluidizare poate fi determinată experimental sau analitic. Pe baza datelor experimentale se trasează graficul de variație a căderii de presiune prin stratul de catalizator funcție de viteza fictivă a gazului, figura 4.5. Viteza minimă de fluidizare se poate obține analitic din condiția: (căderea de presiune)·(secțiunea stratului) = (volumul stratului)· (fracția de solid din strat)·(greutatea solidului) sau: (forța de frecare la curgerea gazului prin
Reactoare în industria chimică organică. Îndrumar de proiectare by Eugen Horoba, Sofronia Bouariu, Gheorghe Cristian () [Corola-publishinghouse/Science/91785_a_93066]
-
fictivă a gazului, figura 4.5. Viteza minimă de fluidizare se poate obține analitic din condiția: (căderea de presiune)·(secțiunea stratului) = (volumul stratului)· (fracția de solid din strat)·(greutatea solidului) sau: (forța de frecare la curgerea gazului prin stratul de catalizator) = (greutatea particulelor de catalizator). Sub forma unei relații de calcul se poate scrie: (4.42) 4.3.1.2. Viteza terminală Viteza terminală reprezintă viteza maximă de fluidizare care limitează domeniul de existență a stratului fluidizat. Pentru valori ale fazei
Reactoare în industria chimică organică. Îndrumar de proiectare by Eugen Horoba, Sofronia Bouariu, Gheorghe Cristian () [Corola-publishinghouse/Science/91785_a_93066]
-
4.5. Viteza minimă de fluidizare se poate obține analitic din condiția: (căderea de presiune)·(secțiunea stratului) = (volumul stratului)· (fracția de solid din strat)·(greutatea solidului) sau: (forța de frecare la curgerea gazului prin stratul de catalizator) = (greutatea particulelor de catalizator). Sub forma unei relații de calcul se poate scrie: (4.42) 4.3.1.2. Viteza terminală Viteza terminală reprezintă viteza maximă de fluidizare care limitează domeniul de existență a stratului fluidizat. Pentru valori ale fazei gazoase mai mari decât
Reactoare în industria chimică organică. Îndrumar de proiectare by Eugen Horoba, Sofronia Bouariu, Gheorghe Cristian () [Corola-publishinghouse/Science/91785_a_93066]
-
și cu ecuațiile: (4.50) x pentru (4.51) x pentru Ar 84000 (4.52) Viteza de fluidizare poate fi luată ca un multiplu al vitezei minime de fluidizare: (4.53) 4.3.2. DETERMINAREA ÎNĂLȚIMII REACTORULUI Înălțimea reactorului cu catalizator în strat fluidizat se calculează cu ecuația: (4.54) în care: Hcil. - înălțimea părții cilindrice a reactorului, m hc - înălțimea capacului, m hf - înălțimea fundului, m. Înălțimea capacului elipsoidal se calculează cu ecuația (3.19). În general fundul reactorului este
Reactoare în industria chimică organică. Îndrumar de proiectare by Eugen Horoba, Sofronia Bouariu, Gheorghe Cristian () [Corola-publishinghouse/Science/91785_a_93066]
-
a asigura o distribuție uniformă a reactanților pe secțiunea reactorului. Înălțimea părții cilindrice a reactorului se admite de 3 până la de 6 ori înălțimea stratului fluidizat. Înălțimea stratului fluidizat se calculează din volumul stratului fluidizat. Inițial se determină volumul de catalizator pe baza timpului de contact, a vitezei volumice sau din sarcina specifică a catalizatorului. Volumul stratului fluidizat se poate calcula dacă se cunoaște volumul de catalizator în strat fix folosind relația: (4.55) Din volumul stratului fluidizat se determină înălțimea
Reactoare în industria chimică organică. Îndrumar de proiectare by Eugen Horoba, Sofronia Bouariu, Gheorghe Cristian () [Corola-publishinghouse/Science/91785_a_93066]
-
reactorului se admite de 3 până la de 6 ori înălțimea stratului fluidizat. Înălțimea stratului fluidizat se calculează din volumul stratului fluidizat. Inițial se determină volumul de catalizator pe baza timpului de contact, a vitezei volumice sau din sarcina specifică a catalizatorului. Volumul stratului fluidizat se poate calcula dacă se cunoaște volumul de catalizator în strat fix folosind relația: (4.55) Din volumul stratului fluidizat se determină înălțimea acestuia. Această înălțime mai poate fi calculată, dacă se cunoaște înălțimea catalizatorului în strat
Reactoare în industria chimică organică. Îndrumar de proiectare by Eugen Horoba, Sofronia Bouariu, Gheorghe Cristian () [Corola-publishinghouse/Science/91785_a_93066]
-
Înălțimea stratului fluidizat se calculează din volumul stratului fluidizat. Inițial se determină volumul de catalizator pe baza timpului de contact, a vitezei volumice sau din sarcina specifică a catalizatorului. Volumul stratului fluidizat se poate calcula dacă se cunoaște volumul de catalizator în strat fix folosind relația: (4.55) Din volumul stratului fluidizat se determină înălțimea acestuia. Această înălțime mai poate fi calculată, dacă se cunoaște înălțimea catalizatorului în strat fix, folosind coeficientul de expandare al stratului fluidizat, φ: fixstrat fluidizatstrat h
Reactoare în industria chimică organică. Îndrumar de proiectare by Eugen Horoba, Sofronia Bouariu, Gheorghe Cristian () [Corola-publishinghouse/Science/91785_a_93066]
-
specifică a catalizatorului. Volumul stratului fluidizat se poate calcula dacă se cunoaște volumul de catalizator în strat fix folosind relația: (4.55) Din volumul stratului fluidizat se determină înălțimea acestuia. Această înălțime mai poate fi calculată, dacă se cunoaște înălțimea catalizatorului în strat fix, folosind coeficientul de expandare al stratului fluidizat, φ: fixstrat fluidizatstrat h h x (4.56) Coeficientul de expandare al stratului fluidizat se calculează cu relația: Reactoare catalitice gaz - solid 160 f x -1 -1 o (4.57
Reactoare în industria chimică organică. Îndrumar de proiectare by Eugen Horoba, Sofronia Bouariu, Gheorghe Cristian () [Corola-publishinghouse/Science/91785_a_93066]
-
h x (4.56) Coeficientul de expandare al stratului fluidizat se calculează cu relația: Reactoare catalitice gaz - solid 160 f x -1 -1 o (4.57) în care: εo - porozitatea stratului fix; εf - porozitatea stratului fluidizat. Porozitatea stratului fix de catalizator se calculează cu relația: s v o -1 x x (4.58) în care: ρv - densitatea în vrac a catalizatorului, kg/m3; ρs - densitatea particulei solide de catalizator, kg/m3. In practică, porozitatea unui strat fix de particule sferice de
Reactoare în industria chimică organică. Îndrumar de proiectare by Eugen Horoba, Sofronia Bouariu, Gheorghe Cristian () [Corola-publishinghouse/Science/91785_a_93066]
-
x -1 -1 o (4.57) în care: εo - porozitatea stratului fix; εf - porozitatea stratului fluidizat. Porozitatea stratului fix de catalizator se calculează cu relația: s v o -1 x x (4.58) în care: ρv - densitatea în vrac a catalizatorului, kg/m3; ρs - densitatea particulei solide de catalizator, kg/m3. In practică, porozitatea unui strat fix de particule sferice de același diametru, așezate la întâmplare, variază între 0,38 0,42. In calcule se ia valoarea medie 0,4. Porozitatea
Reactoare în industria chimică organică. Îndrumar de proiectare by Eugen Horoba, Sofronia Bouariu, Gheorghe Cristian () [Corola-publishinghouse/Science/91785_a_93066]
-
εo - porozitatea stratului fix; εf - porozitatea stratului fluidizat. Porozitatea stratului fix de catalizator se calculează cu relația: s v o -1 x x (4.58) în care: ρv - densitatea în vrac a catalizatorului, kg/m3; ρs - densitatea particulei solide de catalizator, kg/m3. In practică, porozitatea unui strat fix de particule sferice de același diametru, așezate la întâmplare, variază între 0,38 0,42. In calcule se ia valoarea medie 0,4. Porozitatea stratului fluidizat reprezintă raportul între volumul golurilor și
Reactoare în industria chimică organică. Îndrumar de proiectare by Eugen Horoba, Sofronia Bouariu, Gheorghe Cristian () [Corola-publishinghouse/Science/91785_a_93066]
-
de calcul care diferă între ele prin forma, numărul și tipul variabilelor pe care le conțin. Acestea sunt valabile numai pentru condițiile experimentale în care au fost stabilite. În tabelul 4.6 se prezintă densitatea și conductivitatea termică a unor catalizatori, la presiune atmosferică. În cazul transferului de căldură prin pereții exteriori ai reactorului se folosește ecuația lui Leva: (4.61b) în care: η - eficacitatea amestecării; φ - coeficientul de expandare a stratului; v - viteza fictivă a fazei gazoase, m/s dp
Reactoare în industria chimică organică. Îndrumar de proiectare by Eugen Horoba, Sofronia Bouariu, Gheorghe Cristian () [Corola-publishinghouse/Science/91785_a_93066]
-
care: ho - înălțimea stratului fix, m o - porozitatea stratului fix, m3/m3 ρf - densitatea fluidului, kg/m3. Când fluidul este un gaz, densitatea lui poate fi neglijată în raport cu densitatea solidului, iar ecuația de mai sus devine: (4.82) Reactorul cu catalizatorul în strat fluidizat poate fi operat aproape izoterm. Pentru a realiza transferul termic, se introduc serpentine în interiorul stratului. Cu un debit suficient de inert, reactorul poate fi operat și în regim adiabat. 5.1. PROIECTAREA REACTORULUI TIP AUTOCLAVĂ CU FUNCȚIONARE
Reactoare în industria chimică organică. Îndrumar de proiectare by Eugen Horoba, Sofronia Bouariu, Gheorghe Cristian () [Corola-publishinghouse/Science/91785_a_93066]
-
presiune și diametrul exterior al țevii din care se face racordul. Calculul suporturilor Suporturile laterale sunt în număr de 3 și se dimensionează funcție de greutatea reactorului și a încărcăturii sale. 5.2. PROIECTAREA UNUI REACTOR TIP SCHIMBĂTOR DE CĂLDURĂ CU CATALIZATORUL ÎN ȚEVI Să se proiecteze un reactor catalitic tip schimbător de căldură cu catalizator în țevi pentru obținerea a 5000 t/an acetat de vinil. Pentru proiectarea reactorului se dau următoarele date: - materia primă este acetilena de puritate 99,7
Reactoare în industria chimică organică. Îndrumar de proiectare by Eugen Horoba, Sofronia Bouariu, Gheorghe Cristian () [Corola-publishinghouse/Science/91785_a_93066]
-
laterale sunt în număr de 3 și se dimensionează funcție de greutatea reactorului și a încărcăturii sale. 5.2. PROIECTAREA UNUI REACTOR TIP SCHIMBĂTOR DE CĂLDURĂ CU CATALIZATORUL ÎN ȚEVI Să se proiecteze un reactor catalitic tip schimbător de căldură cu catalizator în țevi pentru obținerea a 5000 t/an acetat de vinil. Pentru proiectarea reactorului se dau următoarele date: - materia primă este acetilena de puritate 99,7 % și acidul acetic cu concentrația de 98 %; - raportul molar de alimentare acetilenă la acid
Reactoare în industria chimică organică. Îndrumar de proiectare by Eugen Horoba, Sofronia Bouariu, Gheorghe Cristian () [Corola-publishinghouse/Science/91785_a_93066]
-
5000 t/an acetat de vinil. Pentru proiectarea reactorului se dau următoarele date: - materia primă este acetilena de puritate 99,7 % și acidul acetic cu concentrația de 98 %; - raportul molar de alimentare acetilenă la acid acetic este de 6 : 1;catalizatorul folosit este acetat de zinc depus pe cărbune activ cu densitatea volumică 600 kg/m3; - sarcina specifică a catalizatorului este de 0,12 kg acetat de vinil/kg catalizatorăh Instalația funcționează 330 de zile pe an, iar randamentul total este
Reactoare în industria chimică organică. Îndrumar de proiectare by Eugen Horoba, Sofronia Bouariu, Gheorghe Cristian () [Corola-publishinghouse/Science/91785_a_93066]
-
99,7 % și acidul acetic cu concentrația de 98 %; - raportul molar de alimentare acetilenă la acid acetic este de 6 : 1;catalizatorul folosit este acetat de zinc depus pe cărbune activ cu densitatea volumică 600 kg/m3; - sarcina specifică a catalizatorului este de 0,12 kg acetat de vinil/kg catalizatorăh Instalația funcționează 330 de zile pe an, iar randamentul total este de 92%. 5.2.1. BILANȚUL DE MATERIALE Scopul bilanțului de materiale este determinarea debitului de acid acetic și
Reactoare în industria chimică organică. Îndrumar de proiectare by Eugen Horoba, Sofronia Bouariu, Gheorghe Cristian () [Corola-publishinghouse/Science/91785_a_93066]
-
compoziția: 58 % acetat de vinil, 38 % acid acetic, 4 % acetaldehidă, diacetat de etiliden, aldehidă crotonică etc. Rezultatele calculelor stoechiometrice sunt centralizate în tabel. (1.23). 5.2.2. DETERMINAREA DIMENSIUNILOR GEOMETRICE Diametrul interior al reactorului tip schimbător de căldură cu catalizator în țevi se calculează cu ecuația (4.17) funcție de numărul de țevi. Numărul de țevi se calculează cu ecuația (4.16). În acest scop se admit dimensiunile țevilor din reactor: înălțimea 4 m, diametrul 57x 3,5 mm. Pentru determinarea
Reactoare în industria chimică organică. Îndrumar de proiectare by Eugen Horoba, Sofronia Bouariu, Gheorghe Cristian () [Corola-publishinghouse/Science/91785_a_93066]
-
Pentru căldura dezvoltată în urma reacțiilor chimice s-au considerat numai două reacții chimice: reacția de formare a acetatului de vinil cu Hr1 = -26,29 kcal/mol și reacția de obținere a acetaldehidei cu Hr2 = -34,387 kcal/mol. Particulele de catalizator sunt de formă cilindrică cu dimensiunile: d = 2 3 mm și l = 5 6 mm. Diametrul particulei de catalizator se calculează cu ecuația (4.14): Densitatea amestecului de reacție, la temperatura medie din reactor, s-a calculat cu ecuația (1
Reactoare în industria chimică organică. Îndrumar de proiectare by Eugen Horoba, Sofronia Bouariu, Gheorghe Cristian () [Corola-publishinghouse/Science/91785_a_93066]
-
vinil cu Hr1 = -26,29 kcal/mol și reacția de obținere a acetaldehidei cu Hr2 = -34,387 kcal/mol. Particulele de catalizator sunt de formă cilindrică cu dimensiunile: d = 2 3 mm și l = 5 6 mm. Diametrul particulei de catalizator se calculează cu ecuația (4.14): Densitatea amestecului de reacție, la temperatura medie din reactor, s-a calculat cu ecuația (1.24). Viscozitatea și conductivitatea termică s-au luat numai pentru acetilenă la temperatura medie din reactor. 5.3. PROIECTAREA
Reactoare în industria chimică organică. Îndrumar de proiectare by Eugen Horoba, Sofronia Bouariu, Gheorghe Cristian () [Corola-publishinghouse/Science/91785_a_93066]
-
4.14): Densitatea amestecului de reacție, la temperatura medie din reactor, s-a calculat cu ecuația (1.24). Viscozitatea și conductivitatea termică s-au luat numai pentru acetilenă la temperatura medie din reactor. 5.3. PROIECTAREA UNUI REACTOR CATALITIC CU CATALIZATORUL ÎN STRAT FLUIDIZAT Să se proiecteze un reactor catalitic cu catalizatorul în strat fluidizat pentru obținerea a 500 kg/h anhidridă ftalică. Pentru proiectarea reactorului se cunosc următoarele date:randamentul în anhidridă ftalică 85 %;naftalină transformată prin oxidare în produse
Reactoare în industria chimică organică. Îndrumar de proiectare by Eugen Horoba, Sofronia Bouariu, Gheorghe Cristian () [Corola-publishinghouse/Science/91785_a_93066]
-
s-a calculat cu ecuația (1.24). Viscozitatea și conductivitatea termică s-au luat numai pentru acetilenă la temperatura medie din reactor. 5.3. PROIECTAREA UNUI REACTOR CATALITIC CU CATALIZATORUL ÎN STRAT FLUIDIZAT Să se proiecteze un reactor catalitic cu catalizatorul în strat fluidizat pentru obținerea a 500 kg/h anhidridă ftalică. Pentru proiectarea reactorului se cunosc următoarele date:randamentul în anhidridă ftalică 85 %;naftalină transformată prin oxidare în produse secundare: 2% în anhidridă maleică, 3 % în naftochinonă și 10 % în
Reactoare în industria chimică organică. Îndrumar de proiectare by Eugen Horoba, Sofronia Bouariu, Gheorghe Cristian () [Corola-publishinghouse/Science/91785_a_93066]
-
în naftochinonă și 10 % în CO2 și H2O; - raportul masic de alimentare: aer / naftalină este 15 : 1;temperatura de intrare în reactor 150 oC;temperatura în zona stratului fluidizat 400 oC; - presiunea în zona stratului fluidizat 1,2 at; - densitatea catalizatorului 5500 kg/ m3; - densitatea volumică a catalizatorului 700 kg/ m3; - coeficientul de expandare a stratului de catalizator este 1,25. 5.3.1. DETERMINAREA DIMENSIUNILOR GEOMETRICE ALE REACTORULUI Diametrul reactorului se determină din debitul mediu de gaz care circulă prin
Reactoare în industria chimică organică. Îndrumar de proiectare by Eugen Horoba, Sofronia Bouariu, Gheorghe Cristian () [Corola-publishinghouse/Science/91785_a_93066]