Математическое описание процессов в реакторе с неподвижным слоем

Многоуровневый иерархический подход с позиций современного системного анализа к построению математических моделей позволяет предсказывать условия протекания процесса в аппаратах любого типа, размера и мощности, так как построенные таким образом модели и коэффициенты этих моделей позволяют корректно учесть изменения масштаба как отдельных зон, так и реактора в целом. Конечно, данный подход весьма непрост в исполнении. Чтобы сделать его доступным для широкого круга специалистов, необходимо сразу взять ориентацию на использование интеллектуальных вычислительных комплексов, которые должны выполнять значительную часть интеллектуальной деятельности по выработке и принятию промежуточных решений. Спрашивается, каков конкретный характер этих промежуточных решений Наглядные примеры логически обоснованных шагов принятия решений, позволяющих целенаправленно переходить от структурных схем к конкретным математическим моделям реакторов с неподвижным слоем катализатора, содержатся, например, в работе [4]. Построенные в ней математические модели в виде блоков функциональных операторов гетерогенно-каталитического процесса совместно с дополнительными условиями представлены как закономерные логические следствия продвижения ЛПР по сложной сети логических выводов с четким обоснованием принимаемых решений на каждом промежуточном этапе. Каждый частный случай математической модели контактного аппарата, приводимый в [4], сопровождается четко определенной системой физических допущений и ограничений, поэтому итоговые математические модели являются не только адекватными объекту, но обладают большой прогнозирующей способностью. Приведенная в работе [4] логика принятия промежуточных решений при синтезе математических описаний гетеро- [c.224]

Излагаемое ниже математическое описание процесса дегидрирования бутана в многослойном реакторе со взвешенным слоем основано на исследовании кинетики основной и побочных реакций в аппаратах с неподвижным и взвешенным слоем, а также на изучении гидродинамических характеристик взвешенного слоя, секционированного решетками провального типа [14]. [c.300]

Математические модели нестационарных процессов в реакторе. Легко подсчитать, что количество возможных моделей процессов в неподвижном слое катализатора равно нескольким сотням. Однако используя приведенные выше неравенства, выделяющие основные факторы и определяющие поведение темперйтурных и концентрационных полей в реакторе, легко построить узкую существенную модель процесса в целом. Так, для процесса окисления SO2 в SO3 в реакторе с адиабатическими слоями катализатора нестационарный процесс в первом слое должен описываться моделью, учитывающей градиенты температур и концентраций внутри зерна катализатора, в последующих слоях процесс в зерне достаточно представить моделью идеального перемешивания по теплу стационарные режимы во всех слоях удовлетворительно описываются моделью идеального вытеснения стационарный режим для процесса синтеза винилхлорида в трубчатом реакторе описывается квазиго-могенной моделью, учитывающей перепады температур по радиусу трубки, а для описания нестационарных процессов в реакторе не обходимо учитывать и перепады температур внутри зерна. [c.73]

Консфукция регенератора в значительной степени определяется тем, в каком реакционном аппарате проводится основной процесс. Если основной процесс осуществляется в реакторе со сплошным движущимся или псевдоожиженным слоем катализатора, регенерацию проводят непрерывно в отдельном аппарате, так же как процесс в реакторе (т.е. в движущемся или псевдоожиженном слое). Напротив, для аппарата с неподвижным слоем катализатора реализуется, как правило, сменноциклический режим работы основной процесс и регенерация проводятся последовательно в одном и том же аппарате. Несмофя на многообразие консфукций регенераторов, в них есть одна общая часть-слой катализатора, математическое описание которого входит как составная часть в полную математическую модель аппарата. Модель процесса регенерации на зерне катализатора, базирующаяся на кинетической модели, в свою очередь, является составной частью модели слоя катализатора. Поэтому все недоработки на предыдущих уровнях-кинетическом [c.82]

Процесс гидрохлорирования ацетилена идет в кинетической области. Математическое описание процесса в трубке реактора с неподвижным слоем катализатора, учитывающее перенос вещества и тепла, дано в работе [2]. [c.146]

И предполагали, что реакции протекают изотермически по первому порядку в аппарате идеального вытеснения с неподвижным слоем катализатора и в стационарном режиме [6]. В этих условиях математическое описание процесса представляет собой систему уравнений баланса по массе каждого компонента п-, м- и о-ксилола), записанных для элементарного объема ( К) реактора. Из очевидной структуры уравнения баланса для стационарного режима (Приход—Уход=0) получим следующее математическое описание [c.268]

При математическом описании процессов тепло- и массообмена в проточных химических реакторах с неподвижным или псевдоожиженным слоем обычно используется идеализированная одномерная модель, в которой определяющими уравнениями служат уравнения теплопроводности и диффузии [2, 90]. В некоторых случаях эта модель должна быть дополнена уравнением движения смеси реагентов и продуктов реакции в реакторе [21, 22]. [c.144]

Поскольку активность катализатора в реакторе постоянна и движущийся слой зерен катализатора можно считать слоем идеального вытеснения (см. главу III), математическое описание-процесса в движущемся слое зерен имеет такую же структуру как и в неподвижном. Однако значения скоростей, входящих в математическое описание, будут различаться во столько же раз во сколько различаются поверхности катализатора в единице объема аппарата. [c.369]

Простейшей и наиболее распространенной формой математического описания процессов в неподвижном слое являетс я континуальная, или диффузионная модель. Допущение, лежащее в основе этой модели, заключается в том, что слой считается квазиоднородным, а перенос вещества н тепла описывается диффузионными уравнениями с некоторыми эффективными коэффициентами диффузии Z) и температуропроводности а. С подобной моделью мы уже встречались при описании процессов в пористом зерне катализатора (гл. III, п. 3). Применительно к процессам в неподвижном слое уравнения диффузионной модели выведены уже давно [5, 6]. Степень точности этой модели и условия ее применимости остаются, однако, невыясненными до сих пор. Диффузионную модель можно строго обосновать, если допустить, что внутри реактора может быть [c.184]

Общие принципы. Математические модели сложных объектов, построенные на основе системного подхода, всегда иерархич-ны. Верхним, шестым уровнем модели реактора с неподвижным слоем катализатора является математическое описание химического цеха или агрегата, рассматриваемого как система большого масштаба. Эта система состоит из значительного числа взаимосвязанных процессов, реализуемых в различных аппаратах. Математическая модель процессов в реакторе (пятый уровень — модель контактного аппарата) входит как составная часть в математическую модель агрегата в целом. Несмотря на большое многообразие схем контактных аппаратов, есть в них одна общая часть — слой катализатора (четвертый уровень), математическое описание которого входит как основная часть в модель реактора. Другие составные части модели представляют собою различные теплообменные устройства, котлы-утилизаторы, смесители, распределители. При создании математической модели реактора учитывают взаимное расположение слоев катализатора, наличие рецикла вещества и (или) тепла внутри контактного отделения. [c.66]

Современные процессы изомеризации проводят в основном в потоке реагентов, проходящих через неподвижный слой твердого катализатора. Учитывая возможное неравномерное распределение потока по сечению, для создания математического описания используют модель аппарата с продольным перемешиванием в направлении основного потока. Эта модель предполагает наличие основного равномерного потока, характеризуемого линейной скоростью V, и встречного равномерного церемешиваю-кцего потока, величина которого пропорциональна коэффициенту Перемешивания ( ) ,) й градиенту концентрации йС1/сИ, где — длина реактора). Эта модель позволяет учесть перемешивание в аппарате, не увеличивая, по сравнению с более простыми моделями, число аргументов (ими остаются длина реактора I я продолжительность процесса х). [c.276]

Явление распространения бегущих волн значительно раньше, чем в гетерогенных каталитических реакторах, обнаружено п полнее исследовано в таких областях, как горение и биология. Результаты, составившие базу для развития всей последующей теории процессов распространения бегущих волн , содержатся в ставших уже классическими работах Я. Б. Зельдовича [9] и А. П. Колмогорова, И. Г. Петровского, Н. С. Пискунова [10]. Б настоящее время теория волновых процессов в горении и биологии развивается пптенснвно. Довольно полный обзор, посвященный современному состоянию математической теории таких процессов, содержится в [11]. Но использовать результаты этой теории для аналогичных процессов в гетерогенных каталитических реактораг не представляется возможным, так как динамические свойства неподвижного слоя катализатора в значительной мере определяются процессами межфазного тепло- и массообме-па, большим различием теплоемкостей твердой и газовой фаз, фильтрацией реакционной смеси через слой катализатора. Перечисленные факторы в своей совокупности не находят аналога в описании биологических структур или в горении, [c.27]

В монографии приводятся результаты оригинальных теоретических и экспериментальных исследований гетерогенных каталитических процессов в искусственно создаваемых нестационарных условиях, при которых увеличиваются Яроиз-водительность и избирательность катализатора. Обсуждаются вопросы математического описания нестационарных процессов на поверхности катализатора и в реакторе в целом, их оптимизации, формирования и движения теплового фронта в неподвижном слое катализатора. Описываются различные методы организации нестационарных процессов, рассматривается широкое промышленное применение нестационарных методов катализа. [c.2]

Математическое моделирование использовано фирмой British Petroleum в 70-е годы для совершенствования процесса низкотемпературной изомеризации углеводородов С4—Сб. Были получены [11] точные зависимости, позволяющие рассчитывать выход, продуктов изомеризации и срок службы катализатора для сырья и продуктов разного состава. Выход продуктов изомеризации в реакторе с неподвижным слоем катализатора и при его фиксированной активности для разных составов сырья и ре-жимнУх параметров рассчитывают по математическому описанию вида (VII.8) и (VII.10), Применив, очевидно, методы регрессионного анализа, исследователи получили также соотношения, связывающие технологические характеристики продукта (например, октановое число) и срок безрегенерационной работы катализатора. [c.293]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология