Получение акролеина газофазным окислением пропилена кислородом воздуха

Фиктивное время τф находим из соотношения τи = τф / ε; τф = τи · ε

где τи – истинное время пребывания; ε – порозность слоя катализатора.

ε = 1,2

τф = 4,4 · 1,2 = 5,28 с

Принимая коэффициент запаса равным 3,0 получим:

Объем реактора можно определить из

следующего соотношения:

Где - коэффициент заполнения реакционной зоны катализатора.

Принимая получим, что объем реактора равен:

5.2 Выбор конструкционных материалов

При выборе конструкционных материалов руководствуются скорость коррозии или проницаемостью П (мм/год).

Для пропилена и акролеина П<0,1мм/год, поэтому рекомендуют следующие стали: 15Х25Т, 15Х2В, 1217, 08Х17Т, 12Х23Н18, 12Х18Н10Т.

Так как в реакционной смеси присутствует оксид углерода, то возможно образование карбонила железа:

Наиболее стойкие в среде СО стали, содержащие 18 и более процентов хрома (12Х18Н10Т, 12Х23Н18, 15Х25Т). Но при Т>2500С скорость карбонильной коррозии незначительна (ввиду разложения СО). Поэтому выбираем сталь 12Х18Н10Т.

6 Теплотехнический расчет

Цель теплотехнического расчета – определение поверхности теплообмена и необходимой толщины изоляции. Но прежде всего выбирают хладагент и катализатор и определяют их характеристики.

В качестве хладагента используем высокотемпературный ионный теплоноситель – тетра-м-крезоксисилан (ТСК) - . ТСК – жидкость светло-коричневого цвета, взрывоопасен при t<400С, чрезвычайно текуч, не ядовит. В жидком состоянии ТСК подвержен гидролизу, вследствие чего его применяют в герметичной аппаратуре. ТСК имеет следующие характеристики:

В качестве катализатора используем оксид меди CuO на силикагеле, содержащий в качестве промотера селен.

Внешний вид – таблетки голубоватого цвета.

Диаметр таблеток 2-4 мм

Насыпная плотность 800 кг/м3

Удельная поверхность

Коэффициент теплопроводности

6.1 Расчет поверхности теплообмена

Поверхность теплообмена можно найти из уравнения теплопередачи:

Где - коэффициент теплопередачи, Вт/(м2К)

F – поверхность теплообмена, м2

- средний температурный напор, К или 0С.

Тогда

Определим средний температурный напор:

Где - большая и меньшая разность температур.

Принимаем начальную температуру хладагента 500С, а конечную 2000С. Температура смеси постоянна и равна 3800С.

Тогда получим:

Определим коэффициент теплопередачи:

Где - коэффициент теплоотдачи от газа к стенке

- коэффициент теплоотдачи от стенки к хладагенту

- сумма термических сопротивлений стенки

Где – коэффициент теплопроводности для легированных сталей

– для органических соединений

В результате получим:

Для определения коэффициента теплоотдачи воспользуемся критериальными уравнениями:

Где - критерий Нуссельта

- коэффициент теплопроводности смеси

- внутренний диаметр трубы

Где - объемная доля компонента.

Найдем число Прандтля:

Где - динамический коэффициент вязкости

- теплоемкость смеси

Средняя вязкость реакционной массы в реакторе:

Тогда получим:

Найдем критерий Рейнольдса:

Где - скорость газов смеси в реакторе

- эквивалентный диаметр

- плотность смеси

Средняя плотность:

Где n – число труб

ε – порозность слоя катализатора

Где - удельная поверхность катализатора,

Тогда критерий Рейнольдса:

, т.е. режим движения смеси ламинарный.

Для ламинарного режима:

В результате коэффициент теплоотдачи:

 Скачать реферат