12.11.6 Конструкции основных узлов и основы расчета

При проектировании каталитических реакторов с движущимся слоем катализатора необходимо обеспечивать хорошую подвижность (текучесть) катализатора, развитие процесса с наименьшими изменениями температуры (изотермичность), а также необходимое для развития реакции время (получения основного продукта).

Следовательно, задачей проектировщиков является нахождение такой скорости движения, которая удовлетворяла бы этим условиям. Для сохранения при проведении процесса оптимальной температуры реакции следует определить соответствующую поверхность теплообмена.

Для теплового расчета реактора нужно располагать экспериментальным значением частного коэффициента теплопередачи от движущегося слоя к стенкам для данной системы газ-твердое тело. Зная материал, из которого сделан аппарат, толщину стенок и способ охлаждения (нагревания), можно рассчитать общий коэффициент теплопередачи К.

Из зависимости , в которой - представляет собой среднюю разность температур между носителем тепла и слоем, можно вычислить поверхность переноса тепла.

Высоту слоя рассчитывают по уравнению:

, (12.120)

где h - высота слоя в состоянии расширения, м; - время контакта, с; - скорость движения, м/с.

Диаметр реактора находят по формуле:

, (12.121)

Когда нет экспериментальных данных для взвешенного слоя, время контакта можно принимать равным времени контакта в неподвижном слое.

Диаметр Dt, найденный при тепловом расчете, отличается от Dc, полученного из расчета при условии движения катализатора. С увеличением скорости движения Dt уменьшается быстрее, чем Dc.

При проектировании реакторов соотношение можно принимать равным 3 ? 5.

При пневмотранспорте скорость газа должна быть несколько выше скорости витания частицы. Тогда скорость пневмотранспорта определяется:

, (12.122)

Пневмотранспорт в разреженной зоне требует большого расхода транспортирующего газа. Скорость газа при этом составляет 14 - 30 м/с. При скорости твердых частиц 7 - 12 м/с перепад давления невелик ( 10 - 20 кПа).

Транспорт в плотной фазе применяется в установках с псевдоожиженным и движущимся слоем катализатора. Твердые частицы в трубопроводе движутся в виде сплошных поршней, проталкиваемых давлением газа (от 0.7 - 0.8 МПа) и скорость твердых частиц 2 - 3 м/с, что приводит к меньшему истиранию транспортных линий, чем в разреженной фазе.

При механическом транспорте применяют и бункеры в нижней и верхней части аппарата для запаса катализатора.