Эффективность использования погружного теплообменника в сернокислотном химическом реакторе с неподвижным слоем катализатора

Abstract

Рассматривается вопрос целесообразности замены теплообменного оборудования в сернослокислотном химическом реакторе с неподвижным слоем катализатора. Предложена схема установки теплообменника, принципиально отличающаяся от традиционной: в отличие от применяемых выносных теплообменников, теплоотводящие поверхности устанавливаются непосредственно в слой катализатора. На основании математических моделей теплопереноса в неподвижном продуваемом слое с погруженными поверхностями при наличии внутренних источников теплоты выполнены расчеты температурных полей в слое, определена необходимая площадь охлаждающей поверхности и закон ее изменения по высоте слоя. В качестве исходных приняты режимные параметры, при которых работает промышленный сернокислотный реактор с неподвижным слоем и охлаждением реагирующей смеси в выносных теплообменника. Получено, что изменение удельной площади теплоотводящей поверхности соответствует изменению степени превращения и тепловыделения. Определено расстояние от входа в реактор, при котором нет необходимости в теплоотводе. Отмечается, что увеличение диаметра труб приводит к незначительному росту удельной и общей площади поверхности пучка в связи с уменьшением коэффициентов теплоотдачи компонентов слоя. На основании анализа расчетных данных сделан вывод, согласно которому использование погруженного теплообменника позволяет осуществлять реакцию окисления SO2 в одной ступени, при этом уменьшить габариты реактора и металлозатраты.