Journal of the Korean Industrial and Engineering Chemistry, Vol.10, No.8, 1200-1209, December, 1999
무수프탈산 생산을 위한 고정층 촉매 반응기 설계: 최적 촉매층 길이 및 반경 추정
Design of the Fixed-Bed Catalytic Reactor for Phthalic Anhydride Production: Optimal Reactor Length and Radius Estimation
초록
무수프탈산 생산 공정의 조업 조건에서 실측한 이중 고정층 촉매 반응기의 온도분포, 수율 및 냉매의 입출구 온도에 대한 최적 적합으로부터 최적 매개변수 값을 추정함으로써 예측 모델을 구성하였다. 최대 전화율과 수율을 얻을 수 있는 고정층 촉매 반응기를 설계하기 위하여 반응기 길이 및 반경을 변화시켜 그 영향을 고찰하였다. 활성이 균일한 단일 고정층 촉매 반응기의 경우, 반응기 반경 r =0.01241 m에서 전 촉매층 길이 z =2.8 m, 그리고 이중층 반응기의 경우, 반응기 반경 r = 0.01254 m에서 전 촉매층 길이 2,80 m(상부촉매층: 1.88 m, 하부촉매층: 0.92 m)에서 우수한 성능을 보였다. 반응기 반경 변화의 경우, 반경 증가는 냉매로의 열전달 시간의 지연에 의해 열점 온도가 상승하였으며, 반경의 감소는 그 반대의 결과를 보였다.
Prediction model was composed by optimal parameter estimation from best fitting on reactant temperature profile, inlet and outlet temperature of coolant and yield of dual fixed-bed catalytic reactor(FBCR) which was measured in the industrial field. In order to design the FBCR which could obtain maximum conversion and yield, we investigated the effect of catalyst bed length and reactor radius changes. An uniform activity FBCR showed the best performance at z = 2.8 m of total catalysst bed length in case of reactor radius r = 0.01241 m and z =2.80 m(upper layer: 1.88 m, lower layer: 0.92 m) under reactor radius r = 0.01254 m for a dual activities FCBR. In case of reactor radius changes, the axial temperature profile and maximum radial temperature was rapidly risen for radius increase. The reactor radius decrease showed the opposite result.
- Vacdimir Q, Ind. Eng. Chem., 62, 707 (1970)
- Herten J, Froment GF, Ind. Eng. Chem. Process Des. Dev., 7, 506 (1968)
- Yun YS, Park PW, Rho HL, Jeong YO, HWAHAK KONGHAK, 35(3), 380 (1997)
- Yun YS, Park PW, Jeong YO, Han SB, HWAHAK KONGHAK, 35(5), 717 (1997)
- Yoon YS, Ph.D. Dissertation, Pusan National Univ., Pusan, Korea (1998)
- Froment GF, Bischoff KB, "Chemical Reactor Analysis and Design," John Wiley & Sons, New York (1990)
- Karanth NG, Hughes R, Catal. Rev.-Sci. Eng., 9, 119 (1974)
- Ray WH, Proc. 5th Intl. Symp. Chem. Reaction Engng, Amsterdam (1972)
- Smith JM, J. Chem. Eng., 5, 19 (1975)
- Von Doesburg, de Jong WA, Chem. Eng. Sci., 31, 45 (1976)
- Henning GP, Perez GA, Chem. Eng. Sci., 41, 83 (1986)
- Lopez AS, De Lasa HI, Porras JA, Chem. Eng. Sci., 36, 285 (1981)
- Westerterp KR, van Swaaij, Beenackers AACM, "Chemical Reactor Design and Operation," J. Wiley & Sons, New York (1984)
- Froment GF, Chem. Ing. Tech., 46, 374 (1974)
- Westerterp KR, Ptasinski KJ, Chem. Eng. Sci., 39, 235 (1984)
- Jeong YO, Ph.D. Dissertation, University of Houston, U.S.A. (1989)