氨氧化反应接触时间公式推导及应用_吴小冬

第6期2011年11月中氮肥M-SizedNitrogenousFertilizerProgressNo.6Nov.2011櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅3.3聚凝沉清装置改造(1)加药罐搅拌机改造。在搅拌机上增加减速器，将搅拌机从高转速(1400r/min)降为低转速(70r/min)，达到聚凝搅拌效果;将搅拌叶片增长5倍，达到加药罐直径的一半长，同时将单层叶片改为双层叶片，使加药罐空间内药水能被搅拌到。改造后加药罐聚凝剂搅拌均匀，搅拌机运行稳定，能正常添加PAM，造气循环水聚凝效果明显提高。(2)澄清槽刮泥机改造。将刮泥机材料由碳钢改为耐腐蚀钢，改进刮泥机连接结构，提高联接牢固度，同时将排泥沟由暗沟改为明沟，增大排泥通道。3.4冷水泵改造由于冷水泵进出管线埋在地下，从改造场地及费用分析，增加冷水泵不合适，因此保持4台冷水泵不变，改造目标是运行2～3台泵能满足生产需要。为此，按泵压头、流量、电机功率相匹配原则，重新设计1台流量为1000m3/h、扬程为100m的较大流量的冷水泵，同时对原冷水泵叶轮进行改造，重新设计叶轮，并提高防腐蚀等级，降低泵扬程到100m，以达到泵打量能力与其电机功率相匹配。改造后泵出口阀能全开，泵打量正常，运行稳定，实现了运行2～3台泵就能满足生产需要的目标。4改造效果造气循环水系统经过上述一系列改造、创新，实现了造气循环水的闭路循环，消除了环境污染，综合效益相当明显。桁架式吸泥装置改造后，解决了吸泥的难题，吸泥装置使用周期延长10倍。新增污泥输送及过滤装置，有效回收了煤泥，变废为宝，将原求人处理的污泥转变为副产品，年增效益380万元。聚凝沉清装置改造后，循环水聚凝沉清装置运行正常，循环水浊度降低1/2以上，解决了造气生产的瓶颈。冷水泵改造保障了生产，降低了检修工作量，节约电费120万元。氨氧化反应接触时间公式推导及应用吴小冬，傅稚俊，刘兰(四川禾浦化工有限责任公司，四川成都610300)［中图分类号］TQ111.26+2［文献标识码］B［文章编号］1004－9932(2011)06－0026－03［收稿日期］2011-04-01［作者简介］吴小冬(1977—)，男，四川营山人，工程师，部长助理。我公司现有15kt/a氢氰酸(HCN)反应器2套。在高温下，氨和天然气以铂网为催化剂，被空气氧化成HCN气体，是一种主反应为氨的催化氧化反应。由于铂网在高温下损失较大，为减少铂的损失，降低成本，同时又要保证氨的转化率，根据装置负荷估算氨氧化反应接触时间同时确定铂网使用量就显得尤为重要。目前氨氧化法制HCN使用的铂网基本上为铂铑钯三元合金平织网催化剂。我公司使用的平织网铂网主要参数为:丝径0.09mm，孔数1024孔/cm2，自由表面积50.7%，活性表面积1.809m2/m2。氨氧化反应接触时间的计算有一些资料可供查询，但均存在一些不足之处，比如公式前后不一致，对参数的单位没有明确，推导过程模糊或直接引用等，导致学习者无从下手并真正掌握。通过资料学习和实际应用，笔者对氨氧化反应接触时间的公式应用进行了总结。在实际生产中，根据装置负荷按照本文介绍的公式计算得到铂网使用量，可降低装置多次开车运行的成本。1接触时间的概念接触时间是指反应混合气从到达铂网表面到DOI:10.16612/j.cnki.issn1004-9932.2011.06.008第6期吴小冬等:氨氧化反应接触时间公式推导及应用·27·离开铂网表面的时间，一般以“τ”表示，单位s。接触时间的长短直接决定反应物的转化率以及产物分布:停留时间太长，会增加副反应的发生，导致转化率下降，同时由于铂网用量增大，损失也因此增大;如果停留时间太短，反应物还来不及反应便脱离了铂网，造成原料的浪费。因此，在氨的催化氧化反应生产中，应从原料消耗、铂网消耗、装置负荷等情况综合考虑，根据接触时间的长短恰当选取铂网的用量，以降低生产成本。2接触时间的推导已知条件:铂网的丝径d，铂网的孔数n和铂网的张数m。为便于理解和推导，我们取1cm2铂网进行分析(见图1)。图11cm2的正方形网示意图2.1活性表面积计算由图1我们可以看出，每1cm2铂网内共有n个孔，故每1cm长度内有槡n根平行线，X方向和Y方向共有2槡n根线。每根直线的长度是1cm，故1cm2截面内所有铂丝的表面积(2根线交叉时重叠损失的表面积较小，忽略不计)为2槡n·π·d×1=6.283槡dn则单位总截面上的接触表面积(活性表面积，单位m2/m2)S=6.283槡dn1×1=6.286槡dn(1)式(1)中d的单位为cm。若反应器内径为R(即反应混合气与铂网接触的圆的直径，不含铂网压边，单位m)，共有m张铂网，则其总活性表面积S总=3.14R2mS=19.939