Химико-технологический процесс каталитический

В учебнике рассмотрены основные закономерности химической технологии в свете новейших представлений о роли и значении химической промышленности в современном обществе. Наряду с онисанием традиционных разделов (сырье и вода химической промышленности, основы химико-технологических процессов каталитические процессы и реакторы, принцип работы и моделирования химических реакторов) в книге впервые рассмотрены важнейшие экологические и энергетические проблемы химической технологии. Второе издание вышло в 1975 г. [c.2]

Программно-целевая система принятия решений при разработке каталитического процесса. Конечная цель системного анализа на уровне отдельного химико-технологического процесса — построение адекватной математической модели ХТП и решение на ее основе проблем создания промышленного технологического процесса, его оптимизации и построения системы управления для поддержания оптимального режима функционирования. Стратегия достижения этой цели включает целый ряд этапов и направлений качественный анализ структуры ФХС синтез структуры функционального оператора системы идентификация и оценка параметров математической модели системы проектирование промышленного процесса оптимизация его конструктивных и режимных параметров синтез системы оптимального управления и т. п. Каждый пз перечисленных этапов, в свою очередь, представляет собой сложный комплекс взаимосвязанных частных шагов и возможных направлений, которые объединяются в единую систему принятия решений для достижения поставленной цели. [c.32]

Как и всякая прикладная наука, инженерная химия гетерогенного катализа должна строиться в соответствии с теми практическими задачами, которые она призвана решать. В данном случае это разработка гетерогенно-каталитических процессов для химической промышленности. При этом могут разрабатываться как новые, ранее не освоенные химико-технологические процессы, так и различные модернизируемые варианты существующих промышленных производств. В общем случае разработка каждого каталитического процесса состоит из трех этапов 1) выбор катализатора, 2) выбор режима процесса и 3) выбор реактора. В отдельных случаях задача может быть ограничена одним или двумя этапами. [c.6]

Одним из признанных эффективных методов интенсификации химико-технологических процессов (ХТП) является рециркуляция - многократный полный или частичный возврат потока газов, жидкостей или твердых веществ в технологический процесс, установку, аппарат. В настоящее время с рециркуляцией проводятся многие промышленные процессы, такие, как каталитический крекинг, пиролиз, риформинг, синтезы аммиака, карбамида, метанола, получение полиэтилена высокого давления и многие другие. [c.284]

В последние годы при разработке химико-технологических процессов в качестве теплоносителя достаточно часто применяется электромагнитное излучение сверхвысокочастотного диапазона. В Стерлитамакском филиале УГНТУ в течение ряда лет ведутся исследования, направленные на создание новых химических технологий с такими реакционными устройствами [1, 2]. Возникает необходимость в создании методов расчета, адекватно описывающих термодинамические процессы, протекающие в подобных реакционных устройствах при гетерофазных эндотермических каталитических реакциях. [c.33]

Задачи подобного типа получили большое распространение в общей теории автоматического управления. При моделировании химико-технологических процессов такие задачи встречаются при оптимизации отдельных аппаратов с распределенными параметрами, например каталитических реакторов [8]. [c.139]

В химико-технологических процессах применяют не индивидуальные каталитически активные вещества., контактные массы, представляющие сложные системы, состав и природа компонентов которых должны обеспечить наиболее эффективное и устойчивое протекание каталитического процесса. Контактная масса состоит из каталитически активного вещества (катализатора), активатора и носителя. [c.128]

Отравление катализатора может быть обратимым, когда контактные яды снижают активность катализатора временно, пока они находятся в зоне катализа, и необратимым, когда активность катализатора не восстанавливается после удаления контактных ядов из зоны катализа. Контактные яды могут содержаться в реагентах, поступающих на каталитический процесс, а также образовываться в качестве побочных продуктов в самом процессе. Устойчивость к контактным ядам является важнейшим свойством промышленных катализаторов. Для удлинения срока службы контактных масс в химико-технологических процессах предусматривается стадия тщательной очистки реагентов от вредных примесей и операция регенерирования катализатора (например, выжигание высокоуглеродистой полимерной пленки, обволакивающей зерна катализатора, в процессах каталитического крекинга, нефтепродуктов, изомеризации и дегидрирования органических соединений). [c.132]

К основным типам моделей относятся физические и математические. В ходе физического моделирования создаются установки,, сохраняющие в той или иной степени физическую природу изучаемого явления физические модели обычно сходны с оригиналами и по геометрической форме, а отличаются от него лишь значениями параметров. Физическое моделирование является одним из основных методов моделирования химико-технологических процессов, особенно таких сложных процессов, как каталитическая реакция во взвешенном (кипящем) слое катализатора. Физическое моделирование незаменимо также при моделировании геометрии промышленных реакторов и протекающих в них гидродинамических процессов. При этом связь между параметрами системы обычно установлена лишь функционально и определяется эмпирически. [c.321]

К оперативным, то есть регулируемым, относятся обычно те параметры, которые входят в кинетические уравнения (или математические модели) химико-технологических процессов, то есть температура Т, время контакта т и концентрация реактантов. Применительно к рассматриваемому процессу каталитического крекинга оперативными параметрами реактора являются температура в зоне крекинга, время контакта сырья с катализатором, кратность циркуляции катализатора и коэффициент рециркуляции остатка крекинга. [c.465]

До настоящего времени не существует такой физической теории, которая на базе уравнений гидромеханики псевдоожиженного слоя описывала бы все стороны поведения подобной физической системы, В частности, теория до сих пор не способна предсказывать размер и форму образующихся в слое пузырей, их количество и т, п, В то же время описание неоднородного псевдоожиженного слоя, т. е, слоя, в котором часть ожижающего агента проходит в виде пузырей, очень важно с точки зрения моделирования химико-технологических процессов, протекающих в псевдоожиженном слое. Так, при проведении в псевдоожиженном слое каталитической химической реакции проскок части целевого компонента в виде пузырей, внутри которых каталитическая реакция не протекает, может существенно влиять на степень превращения реагента. [c.72]

Следует отметить, что барботаж газовых пузырей через псевдоожиженный слой определяет некоторые важные свойства псевдоожиженного слоя. Так, движение пузырей обусловливает движение твердых частиц. Каждый пузырь захватывает в своей кильватерной зоне некоторое количество твердых частиц и переносит их в вышележащие участки псевдоожиженного слоя. Такой восходящий поток твердых частиц компенсируется нисходящим движением твердых частиц в других местах псевдоожиженного слоя [32, с. 122 89]. Движение пузырей обусловливает также проскок ожижающего агента через исевдоожиженный слой без достаточного контакта с твердыми частицами и определяет в значительной мере степень превращения при осуществлении в псевдоожиженном слое гетерогенных каталитических реакций, степень улавливания целевого компонента при адсорбции и т. д. Поэтому анализ движения пузырей является важным этапом в построении физически строгих моделей химико-технологических процессов, осуществляемых в псевдоожиженном слое зернистого материала. [c.116]

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]

В книге изложены и обобщены основные закономерности химической технологии применительно к гомогенным, гетерогенным, высокотемпературным, каталитическим и электрохимическим процессам химической технологии дано описание основных типов реакторов, приведены формулы и графики для расчета химико-технологических процессов и аппаратов описаны отдельные типовые и наиболее важные в народнохозяйственном отношении химические производства. [c.2]

Большое число примеров применения потоковых хроматографов в процессах очистки и выделения нефтепродуктов, каталитических и термических превращений, а также для исследования химико-технологических процессов и аппаратов описано в работе [26 в гл. 2]. [c.164]

Интенсификация и совершенствование химико-технологических процессов возможны с применением новых методов, пока еще находящихся в стадии становления. Фотохимические, радиационно-химические и биохимические процессы сходны с каталитическими по механизму ускорения химических реакций, которые с участием соответствующих возбудителей идут по иному пути, чем в их отсутствие. Возбудителями служат световые излучения (фотохимические процессы), ионизирующие излучения высокой энергии (радиационнохимические процессы) и биохимические катализаторы —- ферменты микроорганизмов. [c.150]

Главной задачей курса является изучение основных закономерностей химической технологии, общих для большинства химических производств и для процессов металлургической, целлюлозно-бумажной, силикатной промышленности и переработки топлива. Изучение основных типов химико-технологических процессов гомогенных, гетерогенных, высокотемпературных, каталитических, электрохимических и соответствующих аппаратов сочетается с рассмотрением конкретных химических производств, имеющих наиболее важное народнохозяйственное значение. При изучении отдельных производств особое внимание уделяется типовым процессам, конкретизирующим основные закономерности химической технологии. В лекционном курсе и лаборатории изучаются также конструкционные материалы, применяемые при изготовлении химических реакторов. [c.3]

Так как химико-технологический процесс складывается из трех этапов (стадий) ) подвод реагирующих веществ в зону реакции, 2) химические реакции и 3) отвод продуктов из зоны реакции, то гетерогенные каталитические процессы в общем описываются этой схемой, но имеют больше стадий. Процесс катализа на твердых пористых зернах катализатора, обычно применяемых в промышленности, состоит из следующих стадий [c.138]

Если реагенты перед вступлением в реакцию хорошо перемешать, то скорость гомогенных процессов определяется скоростью непосредственно химического превращения веществ. В гетерогенных процессах химические реакции обычно сопровождаются чисто физическими промежуточными стадиями, которые определяют или влияют на наблюдаемую скорость процесса. В простейшем случае при протекании гетерогенного химико-технологического процесса можно выделить два элементарных процесса — диффузию веществ, находящихся в одной фазе, к поверхности раздела фаз или от нее и химическую реакцию внутри одной из фаз. В зависимости от того, какой из элементарных процессов — диффузия или реакция — определяет скорость ХТП, последние разделяют по области протекания. Например, если определяющее значение на скорость ХТП оказывает скорость диффузии, то говорят о химико-технологических процессах, протекающих в диффузионной области если скорость ХТП определяется скоростью химической реакции, то процесс протекает в кинетической области. Методы и приемы интенсификации ХТП, протекающих в диффузионной и кинетической областях, совершенно различны. Знание области протекания процесса особенно важно для анализа гетерогенно-каталитических процессов и управления ими. [c.33]

Книга является учебным пособием по курсу Общая химическая технология для студентов высших учебных заведений и лиц, изучающих ОХТ самостоятельно. В ней изложены общие закономерности химической технологии основы теории, расчета и подход к выбору химических реакторов рассмотрены гетерогенные и каталитические процессы и их аппаратурное оформление. Приведены методы организации химико-технологических процессов, даны сведения о химическом сырье, воде и источниках энергии. Описаны производства важнейших химических продуктов — серной и азотной кислот, аммиака, продуктов основного органического синтеза и высокомолекулярных соединений. [c.496]

Следовательно, при переходе от лабораторных исследований, начало которым было положено Фростом [16— 19], к крупнотоннажному производству необходимо изучение процесса на пилотных установках при искусственном наложении отдельных осложнений или их комплекса. Углубленное изучение характера протекания реакций при наложении на них гидродинамических, массообменных и теплотехнических осложнений в нефтепереработке носит название исследования прикладной макрокинетики [14]. В лабораториях обычно исследуют истинную кинетику или микрокинетику. Существуют другие названия макрокинетики химико-технологическая кинетика [20], промышленная кинетика [21, 22], динамика промышленных процессов [4], кинетика каталитических реакций с массо- и теплопередачей [23, 24], инженерная химия [22] и просто макрокинетика [25]. [c.139]

Химические основы каталитического риформинга были заложены русскими учеными в 1911 —1936 гг. (1—5]. В дальнейшем были подробно изучены основные закономерности реакций, протекающих при риформинге, и химико-технологические особенности процессов, осуществляемых на окисных [6—9] и металлических [10—12] катализаторах. [c.11]

В настоящее время нет необходимости доказывать целесообразность применения природных биокатализаторов - ферментов в химико-фармацевтической промышленности и медицине. Но при всех положительных факторах, применение нативных ферментов лимитируется двумя основными причинами известной нестабильностью при воздействии внещней среды, влиянием защитных сил организма, что, в свою очередь, приводит к снижению каталитического действия, и, в отдельных случаях, невозможностью выведения их из реакции в технологических процессах. [c.206]

За последнее десятилетие в СССР и некоторых зарубежных странах получила распространение отрасль науки — математическое моделирование химических реакторов и процессов. Ее успехи обусловлены, с одной стороны, совершенствованием экспериментальных. методов исследования кинетики химических превращений и скоростей переноса тепла и реагирующих веществ, а с другой, — стремительным развитием вычислительной математики и вычислительной техники. Сейчас математическое моделирование стало общим методом оптимального проектирования химической аппаратуры. Поэтому редактор перевода счел целесообразным дополнить книгу разделом, в котором в конспективной форме изложены основные идеи и этапы моделирования каталитических реакторов (глава XV), а также подробной библиографией работ по математическому моделированию химико-технологических процессов, опубликованных в 1965—1967 гг. В дополнении отражены главным образом исследования коллектива лаборатории моделирования Института катализа СО АН СССР, проведенные совместно с сотрудниками Института математики и ВЦ Сибирского отделения АН СССР, особенно работы В. С. Бескова, Т. И. Зеленяка, Ю. И. Кузнецова, В. А. Кузина, Ю. Ш. Матроса, В. Б. Скоморохова и А. В. Федотова. [c.11]

Для описания математических моделей химико-технологических процессов используются системы дифференциальных уравнений в обыкновенных либо в частных производных с различного типа граничными и начальными условиями. Причем нелинейности, как правило, входят в свободные члены уравнений п описывают кинетические закономерности процессов, а коэффициенты перед производными зависят только от пространственных координат и времени либо вообще выбираются постоянными. В настоящее время [1, 2] достаточно полно разработаны и исследованы численные методы приближенного решения краевых задач такого вида. Однако численный анализ моделей химической технологии сталкивается со значительными трудностями, связанными с наличием у большинства процессов больших, сильно изменяющихся градиентов температурных и концентрационных нолей, вследствие чего применение традиционных конечноразностных методов решения задач с большими градиентами требует слишком мелкого шага дискретизации, что ведет к чрезмерно большому объему вычислительной работы и затрудняет численный анализ математических моделей каталитических процессов на ЭВМ. Большие градиенты искомых решений в задачах химической технологии возникают либо из-за малых параметров перед старшими производными (явление пограничного слоя), либо из-за наличия мощных источников тепла в случае сильноэкзотермических процессов. В вычислительной математике наметились два дополняющих друг друга подхода, позволяющих бороться с указанными трудностями. Первый из них состоит в построении [c.144]

КОГО ассортимента моторных топлив обусловило быстрый технический прогресс в нефтеперерабатывающей промышленности как в аппаратурном оформлении, так и, особенно, в разработке и освое НИИ новых химико-технологических процессов, преимущественно каталитических, и внедрение новых эффективных катализаторов для этих процессов. [c.11]

Большинство каталитических процессов могут быть организованы как непрерывные, безотходные, малоэнергоемкие. Они отличаются высокими технико-экономическими показателями, обеспечивают высокий выход целевого продукта. Использование катализаторов позволяет интенсифицировать химико-технологические процессы, осуществлять превращения, которые не могут быть реализованы на практике без катализатора вследствие весьма высокой энергии активации, направлять процесс в нужную сторону, регулировать структуру и свойства производимых продуктов (например, стереоспецифические катализаторы в производстве синтетических каучуков и пластических масс). Особое значение имеет применение катализаторов в обратимых экзотермических процессах, в которых повышение температуры с целью ускорения реакции резко снижает равновесную степень превращения и делает реакцию термодинамически неразрешенной. В подобных процессах роль катгшизато-ров является первостепенной. [c.127]

Процессы нефтепереработки и нефтехимии, намечаемые к крупнотоннажному осуществлению, должны изучаться предварительно на пилотных установках при искусственном наложении на основные реакции отдельных осложнений или их комплекса. Углубленное изучение характера протекания химико-технологических процессов нефтепереработки при наложении на них гидродинамических, массообменных и теплотехнических осложнений в нефтепереработке носит название исследований прикладной макрокинетики, в отличие от истинной неосложненной микрокинетики, исследуемой в лабораториях. Существуют и другие названия прикладной. макрокинетики химико-технологическая кинетика [20], кинетика промышленная [21, 22], динамика промышленных процессов [7], кинетика каталитических реакций с массопередачей и теплопередачей [23, 24], просто макрокинетика [25, 26] и, наконец, математическое описание [12, 27]. Основам теоретической [c.33]

Авторами в течение ряда лет проводятся комплексные исследования по применешоо ультразвукового воздействия в химико-технологических процессах. В результате разработан рад научно-техни-ческих мероприятий, осуществление которых позволяет провести ин-тенси кацию промышлеюшх каталитических процеосов. [c.64]

Снижение материалоемкости в первую очередь связано с повышением селективности химических реакций, ростом степени облагораживания химического сырья, использованием менее дефицитного сырья. Средний уровень селективности целевой направленности) промышленных химико-технологических процессов на сегодня не превышает 70—75 %. Отсюда вытекает основная задача — разработка каталитических систем и технологических условий, обеспечиваюших высокоселективное протекание этих процессов. [c.24]

К недостаткам реактора Карберри следует отнести невозможность непосредственного замера температуры слоя катализатора и проведения реакции при высоких давлениях. На кафедре кибернетики химико-технологических процессов МХТИ-им. Д. И. Менделеева сконструирован безградиентный проточно-циркуляционный реактор (рис. Х-14), свободный от указанных выше недостатков и позволяющий изучать кинетику каталитических реакций в диапазоне температур до 650°С и давлений до 80 кгс/см2 (7,865 МПа). Перемешивание реакционной смеси в нем осуществляется пульсирующим ферромагнитным поршнем, приводимым в движение переменным магнитным полем от катушки 1. Объем загружаемого катализатора состав- [c.415]

В первой части рассмотрены значение химической про мышленности, основные направления в развитии химиче ской техники, сырьевые проблемы, подготовка воды в про мыщленности, основные закономерности химической тех нологии и их применение к гомогенным, гетерогенным высокотемпературным и каталитическим химико-техноло гическим процессам. Примеры конкретных производств рассмотренные во И и П1 частях пособия, даны с учетом химико-технологических процессов производств, имеющих наибольшее значение для специалистов, выпускаемых перечисленными институтами. На этих примерах студент изучает конкретное применение общих закономерностей и методов, рассмотренных в общей части. [c.6]

В первой части рассмотрены значение химической промышленности, [основные направления в развитии химической техники, сырьевые проблемы и подготовка воды в промышленности, основные закономерности химической технологии и их применение к гомогеи-ным, гетерогенным, высокотемпературным и каталитическим химико-технологическим процессам. Здесь же приведена классификация химических реакторов, основные сведения о принципах их моделирования и оптимальные технологические параметры работы. [c.3]

Согласно классификации химико-технологических процессов дальнейшее изучение их производится в следующем порядке. Вначале изучаются наиболее важные и характерные для всех процессов положения о равновесии и скорости химико-технологичёских процессов, затем описываются принципы моделирования и выбора типовых реакторов и после этого рассматриваются некаталитические процессы в реакторы и каталитические процессы и соответствующие реакторы. [c.44]

Благодаря широкому применению ЭВМ, характерной чертой современных расчетов стала многовариантность. Окончательный выбор технологической схемы и режимов работы оборудования определяется экономической целесообразностью. Такой подход предопределяет повышенные требования к матемагиче-скому описанию химико-технологической системы. Применяемая для расчета реактора КС двухфазная модель должна удовлетворительно описывать каталитический процесс в достаточно широком диапазоне изменения диаметров частиц, высот слоя и скоровтей газа. [c.283]

Перечисленные способы воздействия на скорость химической реакции нозволяют управлять химико-технологическими процессамп. В качестве управляющих воздействий используют такие переменные, которые в ходе технологического процесса можно изменять независимо от других переменных, с тем чтобы добиваться увеличения скорости реакции. В зависимости от условий проведения процесса управляющими переменными могут быть рабочие концентрации взаимодействующих компонентов, температурный режим процесса, активность катализатора в каталитических реакциях, поверхность контакта взаимодействующих фаз в гетерогенных реакциях. [c.231]