Моделирование процессов в химических реакторах

Рис. 5.28. Результаты моделирования процесса химического превращения нитробензола до анилина в трубчатом реакторе

Математическое моделирование реакторов для гетерогенно-каталитических процессов — частный случай математического моделирования химических реакторов. Рассмотрим основные принципы метода математического моделирования и приложения этого метода к расчету каталитических реакторов. [c.260]

Весьма детальная классификация химических реакторов на основе этих признаков приведена в работе [67]. Один из возможных путей классификации химических реакторов для задач математического моделирования описан в работе [48]. В основу его кладется принцип периодичности и непрерывности процесса с последующей дифференциацией, исходя из аппаратурно-технологического оформления. [c.14]

За последние годы литература по научным основам химической технологии значительно обогатилась, особенно в части теории химических реакторов, математических методов моделирования и оптимизации химико-технологических процессов. При этом широко используется метод теоретических обобщений, так хорошо себя оправдавший в общеинженерном курсе процессов и аппаратов химической технологии. [c.5]

Существует и еще один из вариантов математического моделирования в химии и химической технологии. Он всецело связан с решением проблемы масштабного перехода и сегодня служит альтернативой длительному и трудоемкому пути эмпирического перенесения лабораторных результатов в промышленность через серию установок возрастающих размеров. Речь идет о математическом моделировании процессов и реакторов, основы которого были разработаны в 1960 г. Г. К. Боресковым и М. Г. Слинько [36, 37]. [c.161]

С развитием математического моделирования процессов и реакторов и исследованием с помощью математических методов динамических процессов нестационарной кинетики математика сделалась органическим вплетением в логические основания и химии, и химической технологии. И если в настоящее время учение о химических процессах называют и химической физикой (школа И, Н. Семенова), и физической кинетикой, то цементирующим элементом в системе, которая включала в себя химические и физические представления о химико-технологическом процессе, является скорее всего именно математика. И что особенно интересно и важно — это то, что в этой системе происходит развитие одновременно и параллельно и химических, и физических, и технических, и математических знаний. Дело в том, что решение кинетических задач оказалось невозможным в рамках классической теории дифференциальных уравнений. Сложный нелинейный характер протекания химических процессов выдвинул ряд новых задач, решение которых обогатило собственно и математику. В последние несколько лет создалась новая дисциплина, пограничная между математикой и химией, а фактически между математикой и теорией химической технологии, которая призвана решать задачи химии в основном в связи с созданием промышленного химического процесса, — математическая химия, призванная служить надежным теоретическим основанием учения о химических процессах. [c.163]

Вслед за кратким обзором основных понятий и терминологии кинетики химических реакций рассмотрены реакции в гомогенных средах, неизотермические процессы, проточные реакторы, гетерогенные каталитические процессы, реакции в слое зернистого материала и методы моделирования. В конце дано очень краткое описание типов химических реакторов, применяемых в промышленности. [c.10]

Подробнейшим образом математическое моделирование процессов и реакторов применительно к самым различным отраслям химического производства рассмотрено в книге [38]. [c.163]

Сегодня проблема масштабного перехода решается посредством постоянно совершенствующихся методов математического моделирования процессов и реакторов первоосновы этих методов были созданы советскими учеными. Ввиду того, что история развития методов моделирования, как и принципов, положенных в их основу, была подробно описана в нашей книге [62], здесь нет смысла дублировать этот материал. Кроме того, он доступен и в форме оригинальных источников — книг или обобщающих журнальных статей создателей принципов математического моделирования — Г. К. Борескова, М. Г. Слинько (вклад которого в эту область теории химической технологии особенно велик) и В. В. Кафарова. [c.273]

В связи с использованием электронных вычислительных машин методы математического моделирования процессов химической технологии получили широкое распространение. Общие принципы моделирования химических реакторов достаточно подробно обсуждаются в работах советских и зарубежных авторов [1—6]. Однако существует настоятельная потребность в конкретизации моделей, привязке их к данному оборудованию и технологическому процессу. Идеи этих работ могут оказаться полезными при моделировании других процессов, имеющих общие черты с рассмотренными. [c.5]

С появлением электронных вычислительных машин методом количественного анализа процессов химической технологии становится математическое моделирование. Принципы математического моделирования контактно-каталитических реакторов разработаны Боресковым [11 и Слинько [3]. Математическое моделирование процессов химической технологии сводится к математическому описанию всего процесса в целом [4] и по отдельны.м его стадиям [5, 61. Оно включает воспроизведение и анализ моделей на электронных вычислительных машинах как в целом для процесса, так и по стадиям. Таким образом, вместо многоступенчатого воспроизведения самого процесса, как это делается с применением теории подобия при физическом моделировании, при математическом моделировании воспроизводится сама модель, что требует меньших затрат средств и времени. Весьма существенна при этом возможность довольно быстрого воспроизведения оптимальных вариантов модели, т. е. оптимизации математической модели, а следовательно, и самого процесса. [c.6]

Б. В. Вольтер, И. Е. Сальников, Исследование фазовой плоскости проточного химического реактора, сб. Моделирование и оптимизация каталитических процессов . Изд. Наука , 1965, стр. 138]. [c.212]

Левич В. Г., Письмен Л. М., Моделирование химических реакторов. Доклады 5-й Межвузовской конференции по физическому и математическому моделированию. Секция Моделирование химико-технологических процессов, МЭИ, 1968, стр. 35—48. [c.183]

Слинько М. Г., Моделирование химических реакторов, в сб. Моделирование и оптимизация каталитических процессов , Изд. Наука , 1965, стр. 3. [c.179]

Монография посвящена одной из самых актуальных проблем современной химической технологии — расчету аппаратуры каталитических процессов на основе количественного описания физико-химических явлений в реакторах. В книге подробно рассмотрены теория и методы расчета химических реакторов для контактных процессов, вопросы использования математического моделирования и методов теории подобия при оптимальном проектировании и проектировании конкретных аппаратов для процессов синтеза аммиака, окисления двуокиси серы, каталитического крекинга нефтяных фракций и др. [c.4]

Метод математического моделирования чрезвычайно популярен. Именно поэтому необходимо очень четко определить, что такое метод математического моделирования, что может и чего не может дать его использование. Для этого вернемся еще раз к вопросу об элементарных процессах в гетерогенном химическом реакторе для систем жидкость — жидкость или жидкость — газ. [c.22]

Кафаров В. В., Мешалкин В. П., Перов В. Л. Декомпозиционно-эвристический метод синтеза оптимальных технологических схем тепловых систем химических производств. — В кн. Труды второго советско-французского семинара по математическому моделированию каталитических процессов и реакторов. Новосибирск, СО АН СССР, Институт катализа, 1976, с. 163—179. [c.311]

Реальные модели, которыми являются физические объекты, подразделяют на физические и математические. Физическая модель характеризуется той же физической природой, что и исходный процесс. Создание моделей процессов, в которых сохраняются лишь самые суш,ественные черты — нелегкое дело и возможно только на основе знания промышленных процессов. Умение предсказать поведение химического реактора при изменении параметров процесса Является главным критерием правильного выбора модели. Поэтому для моделирования особенно важно единство теории й практики. [c.461]

Топологическая структура (2.69) представляет развернутый (детализированный) 8/-элемент в связных диаграммах моделей структуры потоков. Последний фрагмент связной диаграммы системы химических реакций непосредственно стыкуется с диаграммами гидродинамической структуры потоков в аппаратах при моделировании физико-химических систем. Пример полной сигнал-связной диаграммы процесса химического превращения в реакторе идеального вытеснения приведен на рис. 2.12. [c.142]

Слинько М. Г. Кинетические исследования — основа математического моделирования химических процессов и реакторов.— Кинетика и катализ, 1972, т. 13, № 3, с. 566-580. [c.90]

В книге рассмотрены вопросы расчета химических ре-акц/1Й, протекающих в типичных для процессов химической технологии реакторах. Изложены основы кинетики гомогенных н гетерогенных процессов, приведены рекомендации по составлению материального и энергетического балансов реакторов, освещены вопросы их гидродинамики. Рассмотрена термодинамика химических реакций. Даны примеры расчетов и задачи для самостоятельного решения. Книга дополнена обзорной статьей о современных направлениях работ в области моделирования химических реакторов и исчерпывающей библиографией. [c.4]

В некоторых случаях высказывают мнение о том, что применение метода математического моделирования полностью исключает испытания новых процессов в укрупненных установках. На наш взгляд, это неправильное утверждение. Опытная установка может понадобиться для производства небольших партий продукта, проверки стабильности катализатора и прочности материалов аппаратуры, уточнения отдельных коэффициентов модели. Однако все принципиальные решения об оптимальных режиме и типе химического реактора, основных размерах зерен и количестве катализатора можно найти математическим моделированием на основе правильно поставленных и проведенных лабораторных исследований. Если для решения какой-либо специальной задачи необходима укрупненная установка, то и ее нужно создавать на базе метода математического моделирования в соответствии с перечисленными выше этапами, которые тесно связаны между собой. В зависимости от результатов анализа иногда приходится возвращаться к предыдущим этапам и снова уточнять выбранные условия и параметры. Последовательное приближение обеспечивает разработку аппарата, наилучшим образом удовлетворяющего всем требованиям. [c.521]

Анализ системы, состоящей из уравнения (2.44) и кинетического уравнения реакции первого порядка, проведен в работах [96, 97]. Такой подход удобно использовать для моделирования процессов получения крупногабаритных блоков, так как часто из-за низкой теплопроводности режим их получения близок к адиабатическому (число БиоСО, ). Более полная постановка задачи моделирования процесса химического формования в форме дается анализом режимов работы периодического реактора без смешения при нестационарно протекающих химических процессах и кондуктивном теплопереносе. Один из вариантов расчета может быть выполнен при следующих допущениях [98] реакция, протекающая в рассматриваемой области, является одностадийной и необратимой теплопередача в зоне реакции осуществляется путем теплопроводности движение реагирующего вещества и связанный с ним конвективный механизм передачи тепла отсутствуют исходное вещество и продукты реакции находятся в одном фазовом состоянии, т. е. протекание реакции не сопровождается фазовыми превращениями лраиица рассматриваемой области непроницаема для вещества теплообмен на границе раздела происходит по закону Ньютона величины, характеризующие физические свойства вещества (теплопроводность, теплоемкость, плотность), химическую реакцию (энергия активации, предэкспоненциальный фактор, тепловой эффект) и условия протекания процесса (давление, температура окружающей среды, форма и размеры области, коэффициент теплоотдачи), в ходе процесса не изменяются. [c.54]

Кинетика и математическое моделирование процесса суспензионной полимеризации этилена -на окиснохромовом катализаторе, в сб. Всесоюзная конференция по химическим реакторам , т. 2, Новосибирск, 1965, стр. 203. [c.542]

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ В ХИМИЧЕСКИХ РЕАКТОРАХ [c.557]

Просвирник В. И., Цыганов В. М., Бесков В. С., Средства математического моделирования каталитических процессов, в сб. Всесоюзная конференция по химическим реакторам , т. 3, Новосибирск, 1965, стр. 494. [c.594]

При моделировании проточных химических реакторов с неподвижным мелкозернистым слоем катализатора, при моделировании прошшшенных сорбционных установок и в других задачах, связанных с движением газов в пористой среде, часто необходимо учитывать неизатермичность процессов. Изменение температуры среды влияет не только на сорбционные и кинетические свойства сорбентов (катализаторов), но и на гидродинамику потока. В связи с этшл представляет штерес постановка и решение задачи [c.88]

Кернерман В. Ш. Математическое моделирование химических процессов в псевдоожиженном слое катализатора.— В сб. Всесоюзная конференция по химическим реакторам . Т. 2. Новосибирск, Изд-во СО АН СССР, 1965. [c.168]

При математическом моделировании ироцеесов, сопровождающихся химическими превращениями, важнейшее значение имеет учет их механизмов. В особой мере это относится к моделированию химических реакторов, где реакции, как правило, определяют аппаратурное оформление всего процесса. При разработке математических моделей таких процессов используют рассмотренные выше или более сложные гидродинамические модели потоков в которые [c.70]

Уже в третьей своей статье Фрэнкс обсуждает и описывает в общих чертах метод использования аналоговых машин для моделирования сложных химических систем, включающих реактор и связанное с ним оборудование для процессов разделения. Особый интерес представляют рассмотренные им методы наладки элементов системы автоматического регулирования, таких, как клапаны и регуляторы, а также данные им вывод уравнения и схема моделирования парциального конденсатора. [c.138]

В настоящее время имеется значительное количество монографий и учебных пособий, посвященных физико-химическим основам расчета химических реакторов и их математическому моделированию. Однако вопросы расчета реакторов для жидкофазных процессов освещены в них или очень кратко или вовсе не затронуты. В первую очередь это относится к гетерогенным реакторам для проведения реакци в двухфазных системах жидкость — жидкость или жидкость — газ, а также в трехфазных системах газ жидкость — твердый катализатор. Между тем расчет подобных реакторов весьма специфичен и в большинстве случаев существенно отличается от расчета апнаратов для проведения гомогенных процессов. [c.3]

Вольтер Б. В., Сальников [ . Е., Исследование фазовой илоско-ст 1 проточного химического реактора, в сб. Моделирование и оптимизация каталитических процессов . Изд. Наука , 1965, стр. 128. [c.179]

Снаговский Ю. С., МылкинИ.И., Островский Г. М. IV Международный конгресс по катализу. Симпозиум Механизм по катализу . Симпозиум Механизм и кинетика сложных каталитических реакций Препр. докл. № 6 /7 Моделирование химических процессов и реакторов (Докл. IV Всесоюз. конф. по хим. реакторам — ХИМРЕАКТОР-71). Новосибирск, 1972. Т. 5, ч. 2. С. 97-115. [c.360]

Как было отмечено Кафаровым [47], механизм физических процессов в технологических аппаратах чрезвычайно сложен и позна-нпе его требует создания Йоделей. В химическом реакторе имеют место три уровня физического моделирования. Прежде всего, исследователь сталкивается с необходимостью описания элементарных физических процессов, например, диспергирования, движения капель или пузырей, механизма межфазного обмена и т. п. Далее речь идет об описании коллективного эффекта, т. е. усреднения скорости физических процессов. Наконец, необходимо описать воздействие конструктивных особенностей аппарата и параметров процесса на усредненную скорость физических процессов. Следует, однако, отметить, что принципиально возможно описать воздействие конструкции аппарата и параметров процесса на элементарные физические процессы и лишь после этого проводить усреднение их скоростей. [c.23]

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]

Под моделированием физико-химического процесса понимается его осуществление и исследование при помощи специально созданного для этой цели устройства — модели. Такая формулировка уже философского определения, по которому любой образ объекта, как мысленный, знаковый, так и вещественный, считается моделью. Например, слово реактор можно рассматривать как некоторую модель технического аппарата. Понятно, что такое гпирокое определение сводит любую деятельность к моделированию, и этот термин становится бессмысленным. Поэтому в технике следует считать моделью устройство для получения новых сведений о процессе. С этой целью можно различать знаковый образ процесса (математическое описание, чертеж технологической схемы) и модель — устройство для изучения процесса (ЭВМ для расчетов по алгоритму, в котором использовано математическое описание опытная установка). Обычно в технической литературе это различие не требует пояснений, независимо от применяемой терминологии. [c.8]

Слинько М. Г., Сопыряев Ю. В., Бадатов Е. В. Влияние отрывных течений иа газораспределение в аппаратах с неподвижным слоем катализатора при боковом вводе реакционной смеси. — В кн. Моделирование химических процессов и реакторов—. Хим-реактор-71. Новосибирск ИК СО АН СССР, 1972, т. 3, с. 191—201. [c.341]

P. A. Юсипов, T. M. Карташева, A. . Шмелев. Моделирование и оптимизация процесса блочной полимеризации винилхлорида. — Труды Всесоюзной конференции по моделированию химических процессов и реакторов Химреактор-5 . Уфа, Изд. Баш. гос. ун-та, 1974, вып. 11, с. 12. [c.197]

Разработка химических реакторов л1етодом математического моделирования основанная на всестороннем изучении и познании технологического процесса, требует совместных усилий специалистов в области химии, физической химии, химической технологии, химической аппаратуры, математики, вычислительных машин, экономики и автоматизации и участие различных коллективов научно-исследовательских и проектных организаций, опытных заводов, химических и машиностроительных предприятий. Поэтому необходимы целенаправленная деятельность специалистов и определенная последовательность работ [c.462]

В данный раздел включены также литература к главе XV ( Моделирование химических реакторов ), написанной М. Г. Сйинько, и библиография работ по математическому моделированию химикотехнологических процессов, которые были опубликованы в 1965— 1967 гг., составленная А. Ермаковой и В. Н. Ручкиной. [c.523]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология