Реактори синтезу аміака.

В реакторі реакція каталітична з утворенням тепла, яке необхідно відводити. В зв’язку з цим необхідно встановлювати теплообмінні пристрої.

Типи реакторів:

1. Трубчастий

2. Полочний адіабатичний

За напрямком руху газового потоку:

• з аксіальним рухом газу

• з радіальним рухом газу

По розташуванню в просторі:

• горизонтальні

• вертикальні

Реактор синтезу полочного типу.

Являє собою циліндричний апарат, встановлений вертикально. Оскільки тиск в апараті високий, то це товстостінна посудина. Всередині апарата знаходиться насадка, яка складається з двох частин: каталі заторної коробки та теплообмінника.

1. Товстостінна посудина, корпус.

2. Насадка.

3. Каталізаторна коробка.

4. Полка.

5. Труба подачі байпасного газу.

6. Центральна труба.

7. Нижній теплообмінник.

8. Плоске днище

Холодний газ в кількості V₁ потрапляє в реактор через центральний отвір, обтікає насадку, рухається по кільцевому зазору між корпусом колони і насадки. температура в зоні реакції 450-500

Трубчатий реактор

1 –корпус реактора;

2 – насадка;

3 – камера;

4 – каталізаторна коробка;

5 – трубки Фільда;

6 – центральна труба;

7 – теплообмінник;

Трубка Фільда

Вихідна суміш попадає в реактор в кількості з температурою, далі потраплає в каталізаторну коробку, теплообмінник і рухається між каталізторнною корбкою. Газ потрапляє в нижній теплообмінник, в кожусі якого для цього є вікна. Для інтенсифікації процесу теплообміну є перегородки. Газ нагрівається до температуриі рухається аксіально через шар каталізатора. Після переходу через трубки теплообмінника збирається в посудині знизу і виходить.І знову з початковою температурою газ надходить в верхню частину реактора.

Полочний реактор з відводом тепла зовнішнім хладоагентом

Внутрішні пристрої називаються котлами-утилізаторами. Дуже великі вимоги до чистоти води.

Розрахунок внутрішніх розмірів реакторів синтезу.

Внутрішні розміри реакторів залежать від кількості каталізатора.

В першому наближенні кількість каталізатора:

продуктивність по аміаку, кг/год;

густина аміака при стандартних умовах , кг/м³;

об’ємна швидкість газового потоку , яка приходиться на 1 м³ каталізатора;

коефіцієнт, який враховує долю аміака, що утворюється в реакторі;

–мольна доля аміака на вході;

–мольна доля аміака на виході;

–коефіцієнт, який враховує зменшення газової суміші внаслідок реакції:

Переходимо від розрахункової кількості каталізатора до прийнятої:

–внутрішній діаметр реактора;

–діаметр пускового електронагрівача;

–внутрішній діаметр центральної труби;

–внутрішній діаметр шару каталізатора;

–зовнішній діаметр шару каталізатора;

–внутрішній діаметр каталізаторної коробки;

–товщина каталізаторної коробки;

–товщина шару ізоляції;

Шар ізоляції закривається кожухом товщиною

–внутрішній діаметр реактора;

–зовнішній діаметр реактора;

Товщина товстостінної посудини:

Витрати газового потоку, :

–площа поперечного перерізу каналу:

Швидкості приймаються

Газові закони

–закон Мєндєлєєва-Клапейрона;

–закон Бойля-Маріотта;

Ізохорний процес:

–закон Шарля

Ізобарний процес:

–закон Гей-Люсака

Основне рівняння молекулярної теорії газів:

–концентрація молекули, ;

–кількість молекул;

–об’єм;

–постійна Больцмана

Число Авогадро:

–кількість молекул газу в одному молі

–газова постійна

Об’ємні витрати в першому каналі:

В основі цього рівняння лежить закон Бойля-Маріотта

U₁-об’ємні витрати газового потоку на вході в колону, взяті при стандартних умовах;

Р-робочий тиск;

Ат-поправочний коефіцієнт Амаго, задається у вигляді полінома:

Am=f(P,t)

Аналогічно для другого каналу (центральна труба) і решти:

U₂ - об’ємна витрата потоку на виході з колони при н.у.

При розрахунку на комп’ютері діаметри округлюємо до числа кратного 2 або 5, до тисячних.

Перевіряємо швидкість в каналі:

Ця швидкість порівнюється з прийнятою. Якщо різниця не перевищує заданої точності, то саме ця величина піде в подальші розрахунки.