Справочник химика 21

Химия и химическая технология

Статьи Рисунки Таблицы О сайте English

Моделирование химических процессов на зерне катализатора

Цель этого этапа моделирования — определение границ кинетической области, а также оптимальных пористой структуры, формы и размеров зерен катализатора. Работами многих ученых " -созданы методы анализа скорости протекания химических процессов в пористых зернах и даны важнейшие рекомендации -зо, 52,5з JJo выбору указанных оптимальных параметров. Развитие математического моделирования при помощи ЭВМ открыло новые возможности дальнейшего совершенствования методов расчета и детального изучения механизмов химических реакций на пористых катализаторах. [c.472]

Первый этап моделирования состоит в выявлении и описании структуры реактора (выделение уровней сложного процесса и установление связей между ними). Первым таким уровнем служит кинетическая модель процесса (см. гл. 4). Вторым уровнем для реактора с неподвижным слоем является модель процесса на одном пористом зерне катализатора. Составные части этой модели представляют собой стадии массо- и теплопереноса внутри зерен катализатора и химического превращения на активной поверхности. Связи между стадиями описываются уравнениями материаль- [c.115]

Работами многих ученых [1—11] созданы методы анализа скорости протекания химических процессов на пористых катализаторах и даны основные рекомендации [4—10, 12, 13] по выбору оптимальной пористой структуры. Развитие математического моделирования каталитических процессов [14] с помощью электронных вычислительных машин открыло возможность дальнейшего развития методов расчета и детального анализа протекания химических процессов в катализаторах со сложной пористой структурой для любых заданных условий. В настоящей работе будут приведены некоторые результаты моделирования каталитических процессов на одном зерне, выполненные в Институте катализа СО АН СССР совместно с О. Малиновской и В. Бесковым. [c.28]

По/ е температур и концентраций в слое катализатора устанавливается как результат взаимного влияния физических и химических процессов, протекающих в слое. Сложность процесса каталитического превращения в слое требует раздельного изучения отдельных стадий переноса вещества и тепла и химического превращения на зерне катализатора. На основе такого изучения составляется математическое описание, которое - практически независимо от его сложности - с помощью электронных вычислительных машин используется для моделирования каталитических процессов. [c.303]

МОДЕЛИРОВАНИЕ ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ НА ЗЕРНЕ КАТАЛИЗАТОРА [c.545]

При моделировании каталитических процессов необходимо оценивать эту величину. Пусть имеем некоторую сферическую частицу катализатора радиуса В, в которой протекает изотермический процесс с единственной химической реакцией. Тогда наблюдаемую скорость реакции можно оценить следующим образом. Количество вещества, проникающего в глубь зерна за счет диффузии (общий поток массы через внешнюю поверхность гранулы), в стационарном состоянии должно полностью реагировать, т. е. скорость диффузии в глубь зерна равна наблюдаемой скорости реакции [c.158]

Один из этапов разработки химических реакторов - аэродинамическое моделирование (см. рис. 3.4). Его появление определено следующим. С одной стороны, методы аэродинамики позволяют определить структуру потока в реакторе, что необходимо для построения в нем математической модели процесса, с другой стороны, - разработать такие конструкции отдельных узлов реактора, которые обеспечивают необходимые условия протекания процесса в нем. Аэродинамическое моделирование проводят также по масштабным уровням протекания процесса в реакторе, что было использовано при анализе процессов на зерне катализатора и в слое. [c.231]

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]

Важно отметить, что указанные критические эффекты в кинетической области могут непосредственно оказаться на последующих уровнях моделирования зерно катализатора—слой—реактор . Так, для реактора идеального вытеснения с нелинейной реакцией возможны изломы концентрационных профилей по длине реактора [122]. Далее в работе [511] исследована специфика процесса в условиях старения катализатора, когда механизм реакции допускает несколько стационарных состояний. Показана возможность проявления критических эффектов и в этом случае. Анализ влияния флуктуации проведен в работах [107,483]. Проявление критических эффектов в реальной ситуации искажается рядом макрокинетических факторов и неидеально-стью [77]. При анализе таких сложных систем, с одной стороны, важно знание стационарных и динамических характеристик кинетической модели, отвечающей ядру наблюдаемого критического явления с другой стороны, необходимо знать особенности влияния отдельных дополнительных физико-химических факторов, образующих оболочку кинетического ядра . Роль таких факторов анализируется в третьей главе. [c.33]

Получение надежных результатов моделирования и принятия на их основе технологических решений возможно только на базе теоретически обоснованной кинетической модели процесса. Такая модель уже создана для традиционных катализаторов крекинга, которые непосредственно не принимают участия в процессе окисления и не меняют своих химических свойств [3.30]. На базе этой кинетической модели разработаны достаточно корректные двухфазные диффузионные модели окислительной регенерации на уровне зерна и неподвижного слоя катализатора. [c.68]

Промышленное применение результатов лабораторных исследований по гетерогенному катализу часто требует решения сложных самостоятельных задач. Реакции могут протекать как в статических условиях, так и в потоке. Большинство промышленных катализаторов представляют собой пористые зерна с развитой внутренней поверхностью. При большой скорости химического превращения наблюдаемая скорость процесса будет зависеть от скорости диффузионного переноса реагирующих веществ внутрь зерна и продуктов реакции в обратном направлении. Необходимо поэтому создание катализаторов с оптимальной пористой структурой, работающих при оптимальных условиях (температуре, давлении), отвечающих требованиям макрокинетики контактных процессов. Требуется сложное аппаратурное технологическое оформление. Применяются современные расчетные методы, основанные иа математическом моделировании, с использованием исследований Г. К. Борескова, М. Г. Слинько и других ученых. [c.186]

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]

При осуществлении процесса в неподвижном слое катализатора невозможно одновременно удовлетворять условиям физического и химического подобия. Однако в случае автомодельного режима относительно одних из указанных условий можно исключить последние из математической модели реактора. Так, для химически подобных процессов, протекающих во внешнедиффузионной области, применимы методы физического моделирования. При организации автомодельного режима относительно физических условий можно использовать модель идеального вытеснения, согласно которой процесс в слое идентичен процесссу в отдельнс зерне катализатора. [c.73]

При моделировании каталитического процесса, протекающего на зернах катализатора в виде полых цилиндров, с учетом химической реакции и диффузионного переноса, возникает задача решения дщгмерного нелинейного уравнения Пуассона [c.64]

Библиография для Моделирование химических процессов на зерне катализатора: [c.12]

Смотреть страницы где упоминается термин Моделирование химических процессов на зерне катализатора: [c.162] [c.60] [c.589]

Смотреть главы в:

Инженерное оформление химических процессов -> Моделирование химических процессов на зерне катализатора

ПОИСК

Смотрите так же термины и статьи:

© 2025 chem21.info Реклама на сайте