Файл: Тюряев И.Я. Теоретические основы получения бутадиена и изопрена методами дегидрирования.pdf

внешне- и внутридиффузионной областях равен единице, то для обработки полученных данных можно использовать уравнение такого же вида, как и уравнение (Ѵ,2) для кинетической области:

в котором kä — кажущаяся константа скорости, определяемая скоростью диффузии.

Рис. 31. Экспериментальные данные по скорости выгорания углистых отложений при регенерации катализатора во взве­ шенном слое:

Если в первом приближении принять, что Р0. = const, что достаточно точно для большей части времени горения, то при инте­ грировании уравнения (Ѵ,3) получаем

Экспериментальные точки действительно укладываются на эту прямую для частиц диаметром 100 и 310 мкм (рис. 32). Из наклона

142

прямых найдено, что для температуры 600° С kd = 0,275; а для 650° С kd — 0,30. Отсюда

зывают на внешнедиффузионную область. Это подтверждается и при сравнении расчетной скорости подвода кислорода из потока к поверхности катализатора во взвешенном слое со скоростью

близко к нулю, то скорость подвода кислорода к поверхности равна

2,3 • ІО-5 кг-моль/м2 ■ч. При температуре 650° С для основного времени горения (исключая начальные участки кривых) скорость

реакции по кислороду равна приблизительно 3 • 10~5кг'моль/м2- ч.

143

При более строгом решении уравнения (Ѵ,3) необходимо учесть изменение парциального давления кислорода за счет протекания реакции. При изменении концентрации «угля» на Сн — С парци­ альное давление изменится на величину

При интегрировании этого уравнения с учетом начальных и

(Ѵ,6)

Уравнение (Ѵ,6) описывает скорость выгорания углистых от­ ложений при регенерации катализатора К-5 во взвешенном слое при условиях, близких к идеальному перемешиванию твердых частиц, линейной скорости газа в аппарате порядка 0,2 місек и средних размерах частиц 100—300 мкм.

Таким образом, область протекания реакции горения «угля» при регенерации катализатора К-5 определяется (при темпера­ турах выше 500° С) размером частиц катализатора: при регенера­ ции катализатора мелкого зернения (пылевидного катализатора) скорость горения определяется диффузией кислорода из потока к поверхности катализатора (внешнедиффузионная область); при регенерации крупнозернистого катализатора (например, таблетированного или шарикового, горение протекает во внутридиффузионной области.

Скорость выгорания углистых отложений при регенерации катализатора одностадийного дегидрирования «-бутана [281]

Изучение скорости выгорания «угля» при регенерации алюмохромового катализатора № 117, предназначавшегося для односта­ дийного дегидрирования бутана в вакууме, показало [281 ], что

144

состав катализатора влияет не только на скорость процесса, но и на вид кинетического уравнения.

Исследование кинетики выгорания «угля» на катализаторе № 117 в неподвижном слое проводилось по методике, описанной в работе [169]. Характеристика образцов катализатора по размеру частиц

рис. 33. До 400° С скорость горения с повышением температуры рез­ ко возрастает. Начиная с 450° С, скорость горения «угля» мало изменяется с увеличением темпе­ ратуры и возрастает с увеличе­ нием объемной скорости. Таким образом, кинетическая область

наблюдается до 400° С. Зависимость скорости горения

«угля» в кинетической области от температуры, начальной кон­ центрации «угля» и парциально­ го давления кислорода представ­ лена на рис. 34.

Обработкой эксперименталь­ ных данных найдено, что ско­ рость выгорания углистых отло­ жений в условиях опытов выра­ жается уравнением:

— § • = * ■ с ' ^ „