ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Моделирование процесса термокаталитической очистки из "Теория и практика каталитической очистки отходящих газов" Выбору области окисления и факторов, определяющих процесс полного окисления, должен предшествовать детальный технико-экономичес-киг анализ конкретных кинетических исследований [45-48]. [c.52] В первой главе анализ окисления ряда характерных для отходящих газов примесей на оксидных катализаторах показал, что зависимость константы скорости реакции к от температуры процесса Т в форме 1пк=/(1/Т) соответствует линейной анаморфозе уравнения Аррениуса и в первом приближении можно допустить протекание глубокого окисления органических примесей на рассмотренных катализаторах в кинетической области. Однако это допущение требует более детального анализа. Кроме того, было необходимо оценить, насколько корректно они-саьие гидродинамики реактора моделью идеального вытеснения, позволяющей пользоваться для расчета констант скорости реакции уравнением (1.1). [c.52] С целью решения этой задачи в [55-59] было выполнено моделирование работы лабораторного реактора с высотой слоя катализатора СТК-1-7 от I до 5 см при окислении паров метилметакрилата в паровоздушной смеси и переход от высоты слоя катализатора СТК-1-7 в лабораторном реакторе в 5 см к высоте слоя ката шзатора 28 см в пилотном реакторе, имитирующем работу промышленного аппарата при окислении паров изопропилбензола в паровоздушной смеси. [c.52] При определении области протекания полного термокаталитического окисления паров метилметакрилата в лабораторном реакторе часть оп а1тных данных, полученных на катализаторе СТК-1-7, использовалась прл математической обработке эксперимента, остальные являлись контрольными. [c.52] По аналогии с данными глубокого окисления ряда органических соединений принято, что порядок рассматриваемых реакций - первый [49, 50]. [c.52] Пр имена ние. Линейная скорость потока паровоздушной смеси 0,07 м/с при нормальных условиях. [c.53] По значениям 0и 5, приведенным в [52], для большой группы катализаторов нами приняты их усредненные значения, соответственно равные 0,4 и 4. [c.55] Поле корреляции для кинетической области более обширно (рис. 2.1, область АВСД) и составляет 98% площади теоретического поля корре-ля дии данных эксперимента. В кинетической области в диапазоне температур 100 00°С достигается вполне приемлемая качественная и количественная сходимость результатов расчетов и экспериментов (рис. 2.2), в том числе и в случае, когда экспериментальные данные не использовались как основа последующих расчетов. [c.56] Как видно из рис. 2.3, наблюдается удовлетворительное количественное совпадение результатов расчетов и экспериментов на установках с различным зернением катализатора крупным - на пилотной и мелким -на лабораторной. Погрешность расчета степени очистки паровоздушной смеси в слое катализатора на пилотной уст4новке не превышает 6%. [c.58] Для оценки достоверности гипотезы о возможном влиянии на процесс внешнедиффузионных факторов была рассчитана степень очистки паровоздушной смеси от паров изопропилбензола на катализаторе СТК-1-7 при условии внешнедиффузионного сопротивления по методике [53], при этом слой катализатора пилотной установки разбивался на участки, как в предыдущем расчете. [c.59] При увеличении температуры окисления диффузионный вклад в обшую толщину слоя катализатора практически не изменяется, тогда как кинетический вклад существенно убывает. При температурах выше 500-550°С кинетической составляющей уже можно пренебречь, поскольку процесс термокаталитической очистки лимитируется диффузионной обла-сгью при температурах ниже 400°С преобладает роль кинетических факторов и диффузионной составляющей тоже можно пренебречь. При проведении процесса окисления паров изопропилбензола в области 400-500°С необходимо учитывать кинетический и диффузионный вклады в общую расчетную высоту слоя катализатора. [c.61] Анализ влияния концентрации окисляемого компонента в очищае- юм газе показал, что изменение концентрации паров изопропилбензола в пределах 1-5 г/м существенно влияет и на диффузионную, и на кинетическую составляющие во всем диапазоне температур окисления, тогда как дальнейший рост концентрации паров от 5 до 10 г/м приводит к стабилизации необходимой толщины слоя катализатора. Поскольку в промышленных условиях неизбежны флуктуации концентрации примесей в отходящих газах в первую очередь именно в диапазоне 1-5 г/м , то при проектировании промышленных термокаталитических реакторов необ- .одимо ориентироваться на максимально возможную концентрацию примесей в выбросах, а при отсутствии такой характеристики следует предусматривать достаточный запас толщины слоя катализатора. [c.61] Полученные в ходе моделирования расчетные данные были использованы при анализе работы узла термокаталитической очистки отходящих газов производства фенола и ацетона от паров изопропилбензола на ката- [изаторе СТК-1-7 на Уфимском заводе синтетического спирта [59, 60]. [c.61] При решении конкретных задач математическая модель может быть упрощена. Например, уменьшение числа окисляемых компонентов в от-xo l [щиx газах резко сокращает число уравнений в системах (2.15), (2.16), (2.17). [c.64] Примечание. Расход ПВС 2 ООО ч . [c.65] Результаты математического моделирования окисления паров ряда характерных примесей отходящих газов в присутствии различных оксидных катализаторов свидетельствуют о работоспособности предложенной юдeли и приемлемой близости результатов расчетов и экспериментальных данных. В качестве примера в табл. 2.4 приведены материалы по сопоставлению расчетных и экспериментальных данных процесса очистки модельной паровоздушной смеси от паров метилметакрилата на про- [ЫUIлeнныx гранулированных катализаторах. [c.65] Вернуться к основной статье