ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Предисловие редакторов перевода из "Дезактивация катализаторов " Каталитические процессы широко распространены в химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности. Химия й технология таких процессов весьма актуальна, и перевод книги Р. Хьюза отвечает задачам, поставленным в комплексной программе химизации народного хозяйства СССР. Практически все эти процессы протекают при изменяюш,и хся характеристиках катализатора (активности, селективности), обусловленных различными причинами, прежде всего взаимо-действием его с реакционной средой. Процессы разработки катализатора контактирования, восстановления его активности (например, восстановления оксидов водородом) и регенерации (выжигания кокса) являются нестационарными. Они могут быть связаны или с ухудшением —деградацией функций катализатора или с улучшением — восстановлением его функций. [c.7] Отсюда вытекает необходимость изучения и анализа таких процессов как с научной точки зрения — установления закономерностей протекания каталитических процессов, так и с практической точки зрения — создания оптимальных технологических систем. При проектировании каталитических систем необходимо создать условия работы катализатора, уменьшаюш,и е влияние его дезактивации и обеспёчивающие возможность регенерации и восстановления. Кроме того, для получения максимального количества продукта за полный период работы катализатора необходимо определить режим оптимального управления каталитическим процессом. [c.7] В книге Р. Хьюза наиболее широко по сравнению с другими работами отражены основные типы процессов дезактивации катализаторов приведен анализ механизмов дезактивации рассмотрены факторы, определяюш.ие активность катализатора для различных классов механизмов дезактивации. В книге подробно анализируется механизм дезактивации, вызванной спеканием катализатора этот механизм очень мало отражён в существующей литературе. Процессы отравления катализатора ядами и коксообразование рассмотрены в книге достаточно подробно, а процессы изменения сечения поры вследствие образования кокса, уменьшения коэффициента эффективной диффузии реагентов в закоксованной поре практически не отражены. [c.7] Одной из важнейших проблем при изучении дезактивации катализаторов является выбор, а в необходимых случаях и разработка методики экспериментальных исследований, проводимых с целью определения механизма дезактивации, построения адекватной математической модели и определения оптимального режима управления процессом. Проблемы экспериментального изучения процессов с дезактивацией катализаторов, их регенерации почти не рассмотрены в данной книге. [c.8] Цикл функционирования катализатора изменяется от долей секунды до нескольких лет. Скорость дезактивации определяет типы установок для осуществления промышленного процесса и для изучения его в лабораторном масштабе, методику исследований и необходимую детализацию математической модели. Эти проблемы требуют отдельного исследования. [c.8] При построении моделей процессов с переменной активностью катализатора в ряде исследований рассмотрены механизмы, учитывающие неоднородно сть активной поверхности катализатора. В моделях учитывается как блокировка поверхности, так и изменение радиусов пор вследствие коксообразования и соответствующее уменьшение коэффициентов эффективной диффузии в порах. Учитывается также бимодальное распределение пор по радиусам (бидисперсная -структура катализаторов). [c.8] Функционирование каталитического, как и любого химико-технологического процесса, должно обеспечивать достижение ряда целей обеспечение максимальной селективности процесса, максимальной производительности, длительности пробега, экстремального значения экономического критерия и т. д. При этом важнейшей задачей является разработка такой системы управления процессом, которая обеспечивала бы получение экстремального значения критерия — функции (или функционала) цели. Особенностью такого управления является его динамический характер, определяемый изменением активности катализатора. В общем случае изменение активности катализатора в каждой точке в объеме реактора зависит от всей предыстории работы реактора и от значений режимных параметров в каждый момент времени. [c.8] При решении задачи оптимизации процессов с дезактивацией катализатора необходимо рассмотреть также оптимизацию формы, размеров и структуры зерен катализатора. Этому вопросу как в данной книге, так и в литературе в целом практически не уделялось внимания. [c.9] При анализе процессов регенерации Р. Хьюз четко определил необходимость учета состава кокса по углероду и водороду. Знание состава кокса и модель, учитывающая неравномерность выжигания этих компонентов кокса во времени и в объеме зерна катализатора, позволяют подойти к проблеме расчета оптимального режима регенерации. Эти вопросы пока еще не нашли отражения в литературе. В условиях дезактивации, зависящей от режима процесса, различия в партиях, катализатора, длительности его работы после загрузки (т. е. его фактического состояния), необходимо определять оптимальный режим с учетом всех этих факторов. Для этого целесообразна разработка методов оптимизации, позволяющих управлять процессом с одновременной модификацией структуры и параметров модели объекта, а также параметров управляющей функции с тем, чтобы осуществлять оптимальное управление в реальном режиме времени. Решение таких проблем относится к области эволюцион ного моделирования нестационарных процессов. [c.9] Следует отметить, что в книге очень четко изложены и проанализированы математические модели процессов на зерне ка тализатора, определяющие взаимодействие химических процесс сов и процессов переноса тепла и массы. Однако, хотя следует признать, что эта книга является наиболее полной с точки зре ния всестороннего охвата проблем, связанных с дезактивацией катализатора, все же целый ряд исследований, посвященных этим проблемам и опубликованных до выхода английского издания данной книги, не отражен в ней. Это относится в значив тельной степени к работам советских исследователей. Кроме того, возникла также необходимость отразить в дополнительном списке литературы хотя бы основные работы, которые были опубликованы после выхода данной книги. В списке дополнительной литературы работы расположены в соответствии с основными разделами монографии Р. Хьюза. По некоторым работам, представляющим собой наиболее существенный вклад в развитие представлений по проблеме дезактивации катализаторов, добавлены краткие характеристики основных результатов. [c.9] Вернуться к основной статье