Расчет основных конструктивных размеров аппарата и выбор материала для его изготовления

 

Для обеспечения гидродинамического режим, близкого к идеальному вытеснению, надо использовать трубчатый реактор со стационарным слоем катализатора, находящимся в трубках и охлаждаемым через межтрубное пространство хладагентом. Трубы имеют диаметр 25 мм, что способствует отводу тепла и установлению более равномерной температуры по диаметру. Таким образом, для выбора реактора (аппарат кожухотрубного типа) необходимо найти объем реактора и поверхность теплообмена.

 

Определение объема катализатора (реактора)

 

Объем катализатора Vкат, необходимый для обеспечения заданной степени превращения, определяют по формуле:

 

 

где  - коэффициент запаса, принимаемый для компенсации снижения активности катализатора из-за отравления и механических потерь. Принимаем

 - расход газовой смеси, м3/с

 - фиктивное время пребывания, с

Объемный расход пропилена:

 

 

Тогда объемный расход реакционной смеси:

0,019 – мольная доля пропилена в смеси:

 

 

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:

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.