Файл: Эстрин, Б. М. Производство и применение контролируемых атмосфер (при термической обработке стали).pdf

го содержания аммиака при' температуре в слое катализатора",, близ­

Распределение температур в цент­ ральной части слоя катализатора при разных температу­

рах подогрева газообразного аммиака и постоянной про­ изводительности, характерное для реактора агрегата ДА-100, показано на рис. 11.

Предположив на этом основании, что процесс лими­ тируется внутренним теплообменом, Центроэнергочермет предложил осуществлять двукаскадный подогрев газо­ образного аммиака (рис. 12), что позволило интенсисри-

* Здесь и далее через объемную скорость обозначается объем прошедшего через слой катализатора газа в течение 1 ч, отнесенное к 1 м3 катализатора.

52

затора в диссоциаторе ДА-100 при производительности 70 м3 /ч в зависимо­ сти от температуры подогрева газообразного аммиака; а — 300° С; б — 550° С; в — 600° С Цифры у кривых — с о д е р ж а н и е остаточного аммиака в газе на выходе

из реактора, % (объемн.)

Температура 6 центре, "С

пировать работу агрегатов ДА-100 и повысить их про­ изводительность почти в 2 раза, не изменяя установлен­ ной мощности печи днссоциатора [19].

После теплообменника газообразный аммиак направ­ ляется по змеевику, выполненному в виде трубы из спла­ ва ЭИ435. Змеевик размещен в «хвостовой» части реак-

Рнс. 12. Схема двухкаскадного подогрева газообразного аммиака в модерни­ зированных агрегатах диссоциации аммиака типа ДА-100:

тора, т. е. там, где потребление тепла на реакцию разло­

54

емые тепловые зоны (в агрегате ДА была лишь одна тепловая зона).

Остался нерешенным имеющий важное значение воп­ рос стабилизации степени диссоциации при увеличении производительности агрегата. Кроме этого, расход элек­ троэнергии на модернизированных агрегатах продолжал быть высоким.

Дальнейшее совершенствование агрегатов диссоциа­ ции требовало принципиально новых конструктивных решений, опирающихся на данных макроскопической ки­ нетики.

МАКРОКИНЕТИКА РЕАКЦИИ ДИССОЦИАЦИИ АММИАКА

Диссоциация аммиака относится к реакциям, проте­ кающим по первому порядку, т. е. описывается уравне­ нием

На рис. 13 представлена кривая зависимости лога­ рифма константы скорости от величины, обратной тем­ пературе для реакции разложения аммиака, построен­ ная на основании экспериментальных данных, получен­ ных на катализаторе ЦЭЧМ-1.

За время т принимаем время пребывания газа в слое катализатора объемом V, т. е.

55

Сильная зависимость величины Кр от температуры,

говорит о том, что реакция протекает в кинетической об­ ласти.

Энергия активации Qa составляет значительную ве­ личину, равную 25000 кал/моль, а предэкспоненциальный фактор А равен 5,80 • 109 (для катализатора ЦЭЧМ-1, приготовленного на корундовом носителе).

56

массоотдачи |5 и константой скорости Кр уравнением

( V - 9 )

Чем больше скорость газового потока, тем выше распо­ ложен диффузионный участок кривой.

Если принять, что все участки поверхности в смысле

реагирующего вещества, доставляемому к поверхности молекулярной или турбулентной диффузией, что может быть выражено так:

Пользуясь законом Дальтона и уравнением Клапей­ рона, можно написать, что парциальное давление р связано с объемом V и температурой Т уравнением

как концентрацию реагирующего вещества в данный момент, т. е.

57