Справочник химика 21

Химия и химическая технология

Моделирование математическое каталитических реакций

Рассмотрены процессы, приводящие к дезактивации катализаторов в ходе их эксплуатации спекание, закоксовывание, обратимое и необратимое отравление продуктами реакций или примесями, содержащимися в сырье. Приведены основные математические модели, описывающие кинетику этих процессов. Проанализировано влияние массопереноса на дезактивацию катализаторов. Подробно обсуждены вопросы моделирования и оптимизации каталитических реакторов с учетом процесса дезактивации катализаторов, а также способы регенерации за-коксованных катализаторов. [c.4]

Перечисленные осложнения, связанные с тесной взаимообусловленностью кинетических параметров гетерогенных каталитических реакций и микропористой структуры катализатора, значительно затрудняют применение математического моделирования, поскольку в данном случае невозможно отделить чисто химические особенности каталитической системы от ее чисто структурных характеристик. По существу, в этом случае речь идет о расширении понятия микрокинетики гетерогенно-каталитической реакции с учетом дополнительных уровней структурной организации поверхности катализатора, изменяющих особенности протекания химических реакций речь идет о структурно-химической микрокинетике, т. е. катализе на сильно искривленной [c.140]

Математическое моделирование процесса каталитического риформинга имеет особенности, связанные не только с предметом модели — реакциями превращения углеводородов, но и с методическим подходом к построению математической модели превращения, сложной -многокомпонентной смеси, каким является сырье для любого варианта риформинга нефтяных фракций. [c.190]

Рассмотрены основы химии и технологии важнейших мономеров для синтетических каучуков описаны механизмы, а также термодинамические и кинетические закономерности каталитических реакций, принципы математического моделирования и оптимизации технологических процессов. Детально разобраны основные технологические схемы производства мономеров, проанализированы экономические и экологические проблемы их синтеза. [c.2]

Одной из основных задач математического моделирования химических процессов является построение кинетической модели и определение констант скоростей реакции. В случае, если в эксперименте измеряются концентрации всех веществ, задача определения констант успешно решается с использованием методов линейного программирования. В случае гетерогенных каталитических реакций измерение концентраций промежуточных веществ, как правило, в настоящее время не проводится. Для восполнения этого пробела применяется метод квазистационарности. [c.87]

В наших исследованиях такой подход использован для расчета теплот крупнотоннажных процессов нефтепереработки [7, 23]. Ниже показано, как на основе этого подхода находят теплоты процессов каталитического крекинга, платформинга, гидрокрекинга— гидроочистки и др. При этом используют термодинамические характеристики простых реакций для индивидуальных модельных веществ, представляющих реагенты и продукты, а также уравнения материального и теплового балансов. Тип реактора для определения теплоты процесса не имеет значения важно лишь, осуществляют процесс в изобарных или изохорных условиях, поскольку для реакций в газовой фазе АЯ и АН различны. Поскольку, однако, режим потока в промышленных реакторах близок к идеальному вытеснению, ниже использованы уравнения балансов для реакторов идеального вытеснения приводимые математические описания используют и для математического моделирования [7]. [c.134]

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]

Иванов и др, [100] провели моделирование класса реакций Ленгмюра — Хиншельвуда. При анализе математической модели, проведенном в двух измерениях, они получили колебания типа предельного цикла и показали, что влияние адсорбированных соединений на скорость каталитической реакции может проявиться в появлении периодических колебаний. [c.136]

В связи с необходимостью определения оптимальных условий и критериев устойчивости процесса при проведении каталитических реакций все шире используются. математические методы исследования, в частности методы теории подобия, моделирования. Можно думать, что этот путь приведет к созданию математических основ комплексной автоматизации и управления промышленными к атал и ти чески ми пр оцессами . [c.287]

Конечной целью, к которой стремится исследователь, занятый разработкой нового промышленного катализатора, является создание такого катализатора, который обеспечил бы оптимальную работу химического реактора. Оптимальность реактора может быть определена посредством экономического критерия, в котором могут быть учтены многие факторы, влияюш ие на рентабельность процесса. В качестве критерия оптимизации могут быть использованы такие показатели, как производительность реактора по целевому продукту, селективность процесса, себестоимость одного или нескольких целевых продуктов, эксплуатационные затраты и т. д. Определение технологических и конструктивных параметров процесса, при которых критерий принимает оптимальное значение, является одной из задач математического моделирования. Как это следует из анализа макрокинетики гетерогенно-каталитических реакций, в число конструктивных параметров, подлежащих оптимизации, должны входить размер зерна и параметры, характеризующие пористую структуру катализатора. На эти переменные могут быть наложены ограничения, определяемые условиями эксплуатации или технологией производства катализатора. [c.185]

По поводу механизма синтеза метанола на медьсодержащих катализаторах нет единого мнения. Так, авторы работ [8, 9] считают, что процесс протекает по схеме СОа СО СНзОН. Однако исследования [10] показали, что более вероятен такой механизм СО СОз СНзОН, Если учесть, что реакция СО СОа протекает гораздо быстрее, чем собственно синтез, то для математического моделирования стационарных и квазистационарных процессов на поверхности катализатора можно, по-видимому, с одинаковым успехом пользоваться кинетическими моделями, описывающими каталитический процесс как по первому, так и по второму механизму. [c.218]

Оптимальный режим (температура, концентрация, давление, скорости потока и т. п.) определяется кинетикой процесса. Теория показала невозможность физического моделирования каталитических реакций с помощью обычной теории подобия. Вместе с тем достаточное развитие получило математическое моделирование, позволяющее на основании исходных кинетических данных, полученных в лабораторных условиях, рассчитать течение процесса в реакторах промышленного масштаба. Это позволяет значительно сократить путь перехода от лабораторного исследования к промышленной установке, но вместе с тем предъявляет повышенные требования к точности лабораторного изучения кинетики каталитических процессов (влияние концентрации, температуры) [3]. [c.11]

Основой для построения математической модели каталитического превращения реагентов в химическом реакторе служит кинетическая модель химических реакций, протекающих на поверхности катализатора. Зная функциональную зависимость скорости химической реакции на поверхности катализатора от состава реакционной смеси и температуры, можно вычислить скорость реакции, отнесенную к единице объема катализатора, и селективность превращения ключевого компонента в целевой продукт. Эти две величины — важнейшие для характеристики эффективности промышленного катализатора. Уравнения макрокинетики являются составной частью математической модели химического реактора, которая на стадии проектирования используется для расчета оптимального технологического режима работы реактора и его конструктивных особенностей, а в процессе эксплуатации реактора — для расчета оптимального режима управления процессом. Другая область применения кинетических моделей — это изучение механизма химических реакций. Анализ моделей позволяет выявить и предсказать поведение эксперимента и существенные стороны механизма реакции при изменении условий эксперимента. Поэтому ясно, насколько серьезной и ответственной задачей является построение кинетической модели каталитических реакций. Вследствие практической важности проблем, возникающих при построении кинетических моделей, им уделяется самое серьезное внимание широкого круга исследователей — теоретиков и экспериментаторов. Этим проблемам посвящена обширная литература. Достижения в области моделирования кинетики обобщены в обзорных статьях и монографиях [5, 30, 31, 65]. В настоящей главе рассматриваются лишь основные методы построения кинетических моделей гетерогенно-каталитических реакций. [c.103]

За основу для изложения методов математического моделирования и расчета гетерогенно-каталитических реакторов с газожидкостным потоком целесообразно взять случай необратимой реакции А -Ь В С, где одно из веществ, например А, газообразно, а В [c.185]

Вопросам изучения химической кинетики посвящено много капитальных работ В этих работах показано, что большинство химических процессов (особенно каталитических, ценных и протекающих с одновременным образованием большого числа продуктов) характеризуются сложными зависимостями. Ниже изложен некоторый минимум сведений об основных закономерностях протекания химических реакций, который необходим при рассмотрении вопросов математического моделирования химических процессов. [c.11]

Основными реакциями процесса риформинга, влияющими на октановые характеристики и выход получаемых бензинов, являются реакции ароматизации и гидрокрекинга. Регулирование соотношения реакций ароматизации и гидрокрекинга в процессе каталитического риформинга может осуществляться изменением температуры по реакторам [45]. Влияние профиля температур на процесс риформинга было изучено с помощью математического моделирования процесса [46. [c.21]

Изучена кинетика каталитического гидрирования метиловых эфиров жирных кислот таллового масла в жидкой фазе при атмосферном давлении, экспериментально обоснована кинетическая модель реакции и получены данные для математического моделирования процесса. [c.27]

Чернова И. К., Бычков Б. Н., Кошель Г. Н., Соловьев В. Н., Будний И. В. ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕТИЧЕСКИХ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ РЕАКЦИИ ГИДРИРОВАНИЯ МЕТИЛОВЫХ ЭФИРОВ ЖИРНЫХ КИСЛОТ ТАЛЛОВОГО МАСЛА ДО МЕТИЛОВОГО ЭФИРА ОКТАДЕЦЕНОВОЙ КИСЛОТЫ. — В кн. Основной органический синтез и нефтехимия. Ярославль, 1985, вып. 21, с. 24—27.. Изучена кинетика каталитического гидрирования метиловых эфиров жирных кислот таллового масла в жидкой фазе при атмосферном давлении, экспериментально обоснована кинетическая модель реакции и получены данные для математического моделирования процесса. [c.111]

В настоящее время промышленность основного органического и нефтехимического синтеза в нашей стране представляет собой мощную отрасль, большей частью сконцентрированную на крупных химических и нефтехимических комбинатах. Ее отличительные черты — огромное разнообразие получаемых продуктов, реакций их синтеза и процессов разделения веществ. Крупные масштабы производства определяют широкое распространение весьма совершенных непрерывных и автоматизированных технологических процессов, оснащенных разнообразным высокопроизводительным оборудованием. Характерен высокий динамизм отрасли, выражающийся в освоении выпуска все новых продуктов, разработке новых реакций или каталитических систем, только недавно открытых в лабораториях, использовании новых типов аппаратуры и т. д. Все шире применяют современные методы математического моделирования и оптимизации, автоматизированного исследования, проектирования и управления производством. . - [c.17]

Основой математического моделирования промышленных процессов гетерогенного катализа является математическое описание гетерогенного каталитического процесса на отдельном зерне катализатора. Анализ процессов тепло- и массопереноса в единичном зерне катализатора важен еще и потому, что позволяет наметить пути выбора или синтеза оптимальных промышленных катализаторов, поскольку от интенсивности процесса переноса в зерне катализатора зависит не только удельная каталитическая активность катализатора, но и такая важная характеристика катализатора, как избирательность. Объемная активность катализатора — функция удельной каталитической активности. активной поверхности и, кроме того, средней скорости внутреннего массопереноса. Если процесс химических превращений на катализаторе складывается из последовательных реакций, а полезный продукт промежуточный, то уменьшение скорости внутреннего массопереноса всегда приводит к снижению избирательности. В том случае, когда выход полезного продукта определяется интенсивностью побочной реакции, избирательность катализатора зависит как от соотношения между константами и порядками основной и побочной реакций, так и от скорости массопереноса. Интенсивность процесса переноса теплоты в катализаторе может существенно влиять на его промышленную эффективность. Для катализаторов, используемых для проведения простых экзотермических реакций, выгодна малая величина эффективной теплопроводности, так как перегрев увеличивает скорость процесса. Простые эндотермические реакции и сложные реакции, для которых энергия активации основной реакции меньше энергии активации побочных реакций, целесообразно проводить на катализаторах с увеличенной эффективной теплопроводностью. Таким образом, качественный и количественный анализ процесса связанного тепло- и массопереноса в единичном зерне катализатора является не только основой расчета промышленного процесса, но и служит необходимым условием выбора оптимального катализатора. [c.67]

Влияние пористой структуры катализатора на технико-экономические показатели процесса, исследуемое с помощ,ью мате-д1атического моделирования, практически невозможно установить экспериментальным путем. Несмотря на недостатки существующих методов моделирования пористой структуры катализаторов и связанный с этим приближенный характер расчетных результатов, данные, полученные с помощью математического моделирования гетерогенно-каталитических реакций, могут оказать существенную помощь при планировании экспериментальных работ, связанных с созданием эффективных катализаторов [77]. [c.169]

Предлагаемая вниманию читателей небольшая монография О. Гарела и Д. Гарела посвящена именно этой актуальной проблеме — колебательным химическим реакциям. Авторы с единых позиций рассматривают различные колебательные химические реакции — гомогенные, гетерогенно-каталитические, ферментативные. Главное внимание уделяется математическому описанию и моделированию колебательных химических реакций. В лаконичной форме изложено современное состояние вопроса, новые теоретические подходы к описанию такого сложного явления, как колебания концентраций различных химических соединений в процессе некоторых сложных реакций. [c.5]

В соответствии с двумя аспектами кинетического метода (выдвижение теоретических гипотез о механизме реакции и их опытная проверка) моделирование кинетики гетерогенных каталитических процессов сочетает черты двух научных дисциплин теоретических основ кинетики гетерогенного катализа и математической теории эксперимента. Теоретические основы кинетики гетерогенного катализа весьма подробно изложены в монографии Кипермана [1], а идеи и методы математической теории эксперимента — в книге Налимова [21. Кроме того, широкое использование ЭВМ вызвало потребность в детальной формализации некоторых вопросов кинетики каталитических реакций и в автоматизации программирования кинетических уравнений. Эти проблемы мы также рассмотрим как составные части моделирования кинетики гетерогенного катализа. [c.12]

Начало изучению макрокинетики гетерогенно-каталитических реакций было положено классическими работами Зельдовича И Тиле. Впоследствии эта тема привлекала внимание многих советских и зарубежных исследователей. Интенсивные исследования в области макрокинетики были начаты в 1960 гг., ознаменовавшихся бурным развитием математического моделирования химических процессов, вычислительных методов и электронно-вычислительных машин. Результаты исследований, а также обширный фактический материал, касающийся различных проблем макрокинетики промышленных гетерогенно-каталитических процессов, опубликован в монографиях [26, 44, 59, 80]. В настоящей главе будут изложены основные закономерности макрокинетики гетерогенно-каталитических реакций. [c.58]

О кинетике химических реакции в потоке. В настоящее время одной из распространенных форм осуществления многих процессов является проведение их путем непрерывного пропускания потока реагирующих газов (или жидкостей) через слой твер- дого или жидкого реагента или просто через реакционный аппарат с определенной температурой. Так можно осуществлять, например, сушку газов или насыщение их парами жидкости, адсорбцию газов твердыми реагентами и многие химические реакции гомогенные или гетерогенные и, в частности, каталитические (реакции в потоке). Такая форма проведения обеспечивает длительную непрерывность процесса при благоприятных возможностях поддержания постоянного режима, так как каждый данный аппарат может работать при постоянных условиях температуры и пр. Эта форма проведения процесса влияет на кинетику его и приводит к своеобразной зависимости кинетики от таких условий проведения, как размеры и форма реакционного аппарата, величина свободного сечения, скорость пропускания газов. В результате кинетика их становится весьма сложной. Различным областям применения в известной степени соответствуют различные направления развития теории. В одних успешно используются методы математического моделирования, в других применяются методы, основанные на выводах гидродинамики. Однако описание их выходит за рамки этой книги. [c.698]

Многочисленные экспериментальные и теоретические исследования распшряют и углубляют наши представления о регенерации. Однако несмотря на заметные успехи, на всех уровнях математического моделирования остается ряд важных нерешенных научно-исследовательских задач. На кинетическом уровне требуется доработка и уточнение кинетической модели процесса. Следует также дополнить схему химических превращений стадиями, учитывающими закономерности вьркига коксовых отложений сложного состава, например серосодержащих. Кроме того, в состав катализаторов дегидрирования, риформинга, гидроочистки и других процессов входят соединения переходных и благородных металлов, которые проявляют каталитическую активность в реакциях с участием кислорода. Поэтому факт участия катализатора в процессе окисления также должен быть учтен при создании кинетической модели окислительной регенерации. [c.97]

Как и при математическо.м моделировании любого химикотехнологического- процесса, при моделировании каталитического риформинга следует различать две основных стадии построение математической модели собственно химического превращения исходных веществ, инвариантной к объему протекания реакции и условиям теплообмена и математической модели реального технологического процесса, проводимом в конкретном типе реакционного аппарата. Первый вид модели будем в дальнейшем именовать кинетической моделью, а второй — моделью реактора. Вышеназванная специфика математической модели каталитического риформинга относится прежде всего к кинетической модели. [c.190]

Моделирование ТЭ. Для создания высокоэффектив1ШХ ТЭ необходимо детальное моделирование сложнейших электрохимических, каталитических, транспортных (тепла и массы), электрических процессов. Нахождение оптимального химического состава катода, электрода, электролита, вспомогательных материалов, оптимальной пористой структуры этих материалов требует привлечения специалистов в области физики, материаловедения, катализа, электрохимии, электричества, инженерии, В настоящее время в различных странах мира ведется многочисленные работы по моделированию ТЭ с использованием методов математической статистики, нейронных сетей, нечетких множеств. Однако наиболее перспективным представляется применение методов системного анализа и математического моделирования, базирующегося на построении феноменологических моделей, включающих всю совокупность явлений катали гической, электрохимической и физикохимической природы. Для моделирования ТЭ мы используем трехфазную гомогенную модель, включающую систему уравнений, описывающих электрохимическую реакцию и транспортные процессы, а также электрическую составляющую процесса. [c.64]

Следует отметить, что иногда физическое описа ше объекта модели-лирования устанавливается в результате математического моделирования. Так, математическое моделирование используется для проверки некото-рь1Х гипотез о механизме процессов, протекающих в объекте. Для этого в состав модели вводят исследуемые соотношения, чтобы по результатам последующего моделирования судить о справедливости того или иного физического предположения. Например, механизмы каталитических химических превращений в большинстве случаев неизвестны исследователям. Закладывая в математическую модель тот или иной механизм протекания химической реакции и сравнивая результаты моделирования с экспериментальными, можно отыскать наиболее близкий к истинному механизм. [c.12]

Данные по исследованию реакции гидрирования МЭЖКТМ в. литературе отсутствуют. В связи с этим, в настоящей работе были изучены кинетические закономерности реакции каталитического гидрирования МЭЖКТМ до метилового эфира октадеценовой кислоты с цельк дальнейшего математического моделирования и расчета реакционного аппарата. [c.24]

При моделировании, расчете и оптимизации работы реакторов стремятся применить идеальные гидродинамические модели полного омешения или идеалыного вытеснения (ом. с. 283). Для реакторов со стационарным (фильтрующим) слоем катализатора во многих случаях применима модель идеального вытеснения при адиабатическом или политермическом температурном режиме. Для описания каталитических процессов в аппаратах КС непригодны идеальные модели смешения и вытеснения. Наличие газовых пустот (пузырей) в слое катализатора и перемешивание газа и твердых частиц усложняют протекание химических процессов. Это обстоятельство находит отражение в математических моделях реакторов для таких систем, называемых двухфазными. Особенностями таких моделей является то, что реакция не протекает в зоне пузырей, а изменение концентрации реагирующих веществ происходит за счет массообмена с плотной частью слоя. В настоящее время для расчета реакторов КС широко используется так называемая пузырчатая модель, которая была исследована на процессе окисления 50г и дала хорошую сходимость с экспериментом в варианте, когда в плотной части слоя происходит полное смешение. В связи с этим можно рекомендовать эту модель для расчета и оптимизации каталитических реакторов КС окисления 50г в первой ступенп контактирования системы ДК/ДА, при этом слои катализатора изотермичны по высоте. Расчет высот слоев катализатора сводится к решению системы уравнений [c.266]

Смотреть страницы где упоминается термин Моделирование математическое каталитических реакций: [c.159] [c.172] [c.71] [c.48] [c.113] [c.17] [c.207] [c.57]

Инженерная химия гетерогенного катализа (1971) -- [ c.423 ]

ПОИСК

Смотрите так же термины и статьи:

Каталитические реакции Реакции

Каталитические реакции Реакции каталитические

Математическое моделировани

Реакции каталитические