Моделирование процесса в слое катализатора

В. С. Б е с к о в, В. П. К у 3 U н, М. Г. С п и п ь к о, Моделирование химических процессов в неподвижном слое катализатора. Радиальный перенос вещества и тепла. Хим. пром., № 7, 508 (1964). [c.302]

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]

Для гидрокрекинга газойлей при 15 МПа математическое моделирование показало, что при оптимальном распределении суммарный выход дизельного топлива и остатка может достигать 85% при этом следует использовать четыре слоя катализатора. Сравнение результатов процесса в промышленном и оптимальном реакторах, приведенных на рис. 45, дано ниже (выход продуктов в % масс.) [c.154]

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ РЕГЕНЕРАЦИИ В НЕПОДВИЖНОМ СЛОЕ КАТАЛИЗАТОРА [c.304]

Математическое моделирование процессов крекинга в кипящем слое и восходящем потоке катализатора. Для процесса в кипящем слое катализатора предлагалось считать [491, что сырье движется в изотермическом потоке идеального вытеснения, а катализатор — в потоке идеального перемешивания. При этих допущениях вид математического описания будет тот же, что и приведенный выше но р него не войдет уравнение теплового баланса. В работах [50, 511 считали изотермическими потоками идеального перемешивания и движение сырья, и движение катализатора. В цитированных выше работах получено удовлетворительное совпадение экспериментальных и рассчитанных данных. [c.371]

Перенос тепла. Высокотемпературная зона возникает в результате экзотермической реакции. Необходим какой-либо эффективный механизм переноса тепла, исключающий неограниченный рост температуры в зоне реакции. Перенос тепла в слое катализатора возможен благодаря теплопроводности слоя, внешнему теплообмену (между наружной поверхностью зерна катализатора и реакционной смесью) и внутреннему переносу тепла в таблетке катализатора. В отличие от стационарного случая механизм переноса тепла - необходимый элемент моделирования процесса с реверсом. [c.308]

Процессы и реакторы. С учетом данных моделирования процесса в одном зерне составляют математическое описание этого процесса в слое катализатора. Для обобщения опыта моделирования промышленных процессов, сравнения достигнутых результатов и быстрой предварительной оценки путей реализации каждого нового процесса [c.481]

Результаты моделирования процессов могут быть не реализованы на практике при возможных отклонениях от принятого технологического режима работы реактора. Эти отклонения обусловлены неоднородностями смешения исходных веществ и условий подогрева и охлаждения реакционной смесн, а также неоднородностью потока, проходящего через слой катализатора, неравномерным подводом смеси в аппарат и отводом из него потока и т. д. Поэтому для устранения различных неоднородностей и достижения прежде всего полноты смешения реагентов и равномерного распределения потока нужна проверка разрабатываемых конструкций реакторов на их упрощенных моделях. [c.520]

Слинько М. Г., Моделирование процесса гидрохлорирования ацетилена в неподвижном слое катализатора. Хим. пром., № 5, 373 (1967)/ [c.561]

К а дымов Я. Б., Рустамов М. И., Зейналов Р. И., Математическое моделирование реактора с кипящим слоем катализатора в процессе окисления пропилена, Азерб. нефт. хоз., № 5, 39 (1965). [c.575]

Мухленов И. П., Трабер Д. Г., Моделирование гидродинамики и теплопередачи в контактных аппаратах со взвешенным слоем катализатора, в сб. Моделирование и оптимизация каталитических процессов . Изд. Наука , 1965, стр. 292. [c.575]

К настоящему времени полнее всего разработаны основы математического моделирования химических реакторов с неподвижным слоем катализатора, работающих в стационарном режиме. Прп решении таких задач, как моделирование процессов, протекающих на катализаторе с изменяющейся во времени активностью, ведение процесса в искусственно создаваемых нестационарных условиях, оптимальный пуск н остановка реактора, исследование устойчивости химических процессов, разработка системы автоматического управления и другие, важно знать динамические свойства разрабатываемого контактного аппарата. Для этого необходимо построить и исследовать математическую модель протекающего в реакторе нестационарного процесса [И]. В настоящей работе, посвященной разработке реакторов с неподвижным слоем катализатора на основе методов математического моделирования, вопросы, связанные с нестационарными процессами, будут излагаться наиболее подробно. [c.6]

Матрос Ю. Ш., Кириллов В. А., Слинько М. Г. Общие принципы построения модели нестационарных процессов в неподвижном слое катализатора.—В кн. Моделирование химических процессов и реакторов. Т. 3. Новосибирск изд. ИК СО АН СССР, 1972, с. 62 -75. [c.23]

Установление оптимальных условий ведения процесса-характерная задача математического моделирования, последовательность этапов которого детально разработана в работах Г. К. Борескова и М. Г. Слинько [142-144], Стратегия моделирования заключается в последовательном исследовании и анализе основных закономерностей регенерации на моделях различных уровней кинетическом, зерна и слоя катализатора, контактного аппарата, агрегата в целом. [c.63]

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА В СЛОЕ КАТАЛИЗАТОРА [c.82]

Главная задача, решаемая при моделировании процесса окисли ной регенерации в слое катализатора,-предсказание зависимости изме> нения основных параметров процесса (температуры газа и слоя, состава газа и среднего содержания кокса на катализаторе) в зависимости от пространственных координат слоя и времени выжига кокса. Особенности регенерации слоя катализатора зависят, естественно, от начальных условий состава газа, входной температуры и массы отложившегося на катализаторе кокса. Скорость выжига кокса в слое катализатора существенным образом зависит также от относительной скорости протекания частных процессов переноса тепла и вещества в слое и на его границах, продольного и радиального смешения в слое. [c.83]

Моделирование процесса выжига кокса в аппаратах с движущимся слоем регенерируемого катализатора рассмотрено в работах [147, 163, 164]. Такой способ используется для регенерации катализаторов, быстро отравляющихся в основном процессе, например катализаторов каталитического крекинга. Поскольку основной процесс эндотермичен, регенерация помимо главной задачи восстановления активности катализатора имеет и дополнительную аккумулировать при выжиге кокса достаточно большое количество тепла, необходимое для ведения основного процесса. [c.88]

Таким образом, можно констатировать, что математические модели слоя катализатора достаточно хорошо разработаны только для регенераторов с неподвижным слоем. Для таких аппаратов исследован характер движения зоны горения по слою катализатора и получены количественные оценки максимального разогрева в слое и общей продолжительности выжига кокса до определенных конечных степеней закоксованности катализатора. Измененный вариант двухфазной диффузионной модели неподвижного слоя может быть с успехом использован также для исследования процесса выжига кокса в регенераторах с движущимся слоем. Разработка подобных моделей для регенераторов с псевдоожиженным слоем катализатора-задача, стоящая перед методом математического моделирования. [c.92]

Рассмотрение структуры слоев катализатора в реакторах с позиций механики сыпучих тел с использованием механизма сводообразования наиболее полно отражает физическую сущность процесса образования неоднородностей и связанные с ними гидродинамические неоднородности реакционных потоков. Моделирование напряженного состояния зернистых слоев методом эквивалентных материалов открывает возможность исследовать количественно масштаб таких неоднородностей, находить способы уменьшения их влияния, позволяет на моделях отрабатывать надежные способы и устройства для загрузки катализаторов. [c.42]

Проведен обзор работ из механики сыпучих тел, которые могут быть полезными при исследованиях флуктуаций пористости в неподвижных слоях катализатора и связанных с ними гидродинамических неоднородностей. Рассмотрено напряженное состояние сыпучего слоя и расчетные модели, используемые в механике. Отмечено влияние способов загрузки на структуру слоя и приведены рекомендации по физическому моделированию его напряженного состояния с использованием эквивалентных материалов. Показано влияние ограждающих поверхностей на структуру слоя. Для объяснения процесса формирования крупномасштабных и локальных неоднородностей пористости предложен механизм сводообразования. Ил. 6. Библиогр. 87. [c.173]

Разработана методика расчета процесса в неподвижном слое катализатора с учетом неоднородностей входного потока и структуры слоя. Проведено моделирование каждого слоя промышленного адиабатического реактора окисления метанола в формальдегид, получены профили скорости фильтрации, температуры и степени превращения. Показано, что наличие структурных неоднородностей при степенях превращения много меньше единицы приводят к образованию горячих пятен в слое и за ним, причем влияние структурных неоднородностей тем опаснее, чем ближе к выходу они расположены. Приведены допустимые значения входных неоднородностей по температуре в масштабе всего реактора для каждого из слоев. Табл. 2. Ил. 5. Библиогр. 6. [c.174]

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]

Сопоставление результатов бпытнОй проверки и матоматичоекого моделирования процесса окислительного дегидрирования //-бутенов в реакторе с псевдоожиженным слоем катализатора ((1>-1,2с- ) [c.690]

Структурные схемы подобного типа значительно облегчают принятие правильных решений для наут1н0 обоснованного построения неформальной, основанной на физической сугцности математической модели гетерогенно-каталитического процесса. Здесь уместно отметить, что существуют многие другие более простые в исполнении пути построения математических описаний каталитического процесса. К ним относятся, например, многочисленные модификации формального подхода с позиций черного ящика [1], всевозможные полуэмпирические методы, основанные на относительно неглубоком проникновении в физическую сущность объектов моделирования и др. В последнем случае опыт исследователя может оказаться достаточным для того, чтобы построенная полуэмпирическая модель отражала физическую сущность процесса, однако недостаточно глубокие знания могут привести к ошибочным результатам. Примером могут служить работы, где нестационарные процессы в неподвижном слое катализатора описываются весьма примитивно различными модификациями ячеечной модели [5—7]. [c.224]

Расчеты показывают, что неравномерные распределения скорости потока приводят к отклонению от режима идеального вытеснения. Так, например, при параболическом распределении скорости потока для необратимой реакции первого порядка максимальное снижение степени превращения за счет неоднородности поперечного потока скорости может составлять 11% [195]. В работе [196] предложена методика оценки влияния пространственных неоднородностей на процесс и показано, что некоторые неравнв-мерности на входе в слой катализатора можно компенсировать соответствующим запасом катализатора в слое. Так, при неравномерностях температур перед последним слоем реактора окисление ЗОз в 80з/32 от +7 до —5° требуется 20%-ное увеличение количества катализатора. Но при неравномерностях более +10° ни при каком запасе катализатора нельзя достичь заданной степени превращения. В таких случаях необходима установка перед слоем хорошего смесителя и распределителя потока. Кроме того, неоднородности влияют на устойчивость процесса [192, 196]. Опыт работы и обслуживания промышленных реакторов подтверждает, что результаты моделирования процессов могут быть не-реализованы на практике при возможных отклонениях от принятого технологического режима работы реактора. Эти отклонения обусловлены пространственными неоднородностями. Так, например, при обследовании работы пятислойных контактных аппаратов, окисления ЗОа в 80 з производительностью 360 т/сут установлено что максимальная неоднородность поля температур на входе в последние два слоя достигает 25—30°, в результате чего конверсия на 0,3—0,6% оказалась ниже расчетной [197]. [c.325]

Чумаченко В. А. Математическое моделирование нестационарных процессов в исевдоожиженном слое катализатора Автореф. дис.. ..канд. техн. наук. Новосибирск, 1974. 28 с. [c.361]

Дробышееич В. ПИльин В. П. Моделирование процессов тепло- и массообмена в реакторах с неподвижным слоем катализатора Препр. ВЦ СО АН СССР № 307. Новосибирск, 1981. 13 с. [c.363]

При осуществлении процессов гетерогенного газового катализа в псевдо-ожиженно.ч слое катализатора проскок газа в виде пузырей оказывает значительное влияние на степень превращения реагентов. В связи с этим изучение поршневого режима псевдоожижения имеет важное значение при моделировании процессов на основе лабораторных данных. [c.170]

Процессы гидроочистки бензинов, дизельных и остаточных топлив широко используются в промышленности. Их осуществляют также в неподвижном слое катализатора под давлением водорода. Катализатор активирует гидрогенолиз С—8-связей и удаление серы из жидких углеводородов в виде Но8, который затем абсорбируется соединениями основного характера. Необходимость глубокой очистки от серы (нанример, современные катализаторы платформинга эффективны нри содержании серы в сырье около 1 /оо) заставляет осуществлять процесс гидроочистки в жестких условиях, так что он обязательно сопровождается гидрокрекингом, т. е. гидрогенолизом С—С-связей. Это указывает ыа необходимость учета гидрокрекинга при моделировании процессов гидроочистки. В нефтяных фракциях присутствуют различные сероорганические соединения, причем по скорости удаления их можно разложить в ряд меркаптаны > сульфиды >тиофены [42]. Кроме того, скорость гидрогенолиза зависит и от молекулярной массы сероорганического соединения высокомолекуля )ные соединения подвергаются гидрогенолизу со скоростями, во много раз меньшими, чем низкомолекулярные, так что необходимо ужесточение режима при переходе к более тяжелому сырью. [c.364]

Расчет вертикальных (радиальных) слоев катализатора в каталитических реакторах большой мощности/в. С. Лахмостов. Ю. В. Сопыряев, Е. В. Бадатов, Ю. П. Ермаков/— В кн. Моделирование химических процессов и реакторов. Новосибирск ИК СО АН СССР, 1972, т. 3, с. 236—255. [c.341]

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]

В процессах с движущимся катализатором, а особенно в кипящем слое, влияние гидродинамических факторов еще сильнее, чем в процессах с неподвижным слоем катализатора. Поэтому при их разработке целесообразнее всего исследовать различные стороны процесса отдельно. Активность и стабильность катализатора и кинетику химических превращений наиболее удобно исследовать на проточно-циркуляционных или других кинетических установках. Истираемость катализатора, скорость падения активности, условия регенерации следует изучать в специальных условиях. Целесообразно отдельно исследовать гидродинамические характеристики аппарата. Однако практически последнее редко удается осуществить полностью и с достаточной надежностью и поэтому пока часто нельзя обойтись без предварительного моделирования процесса в целом в лабораторных условиях. Поскольку при этом целью является фактически исследование не катализатора, а аппарата, то лабораторную аппаратуру грелательно выполнять в наибольших возможных размерах, чтобы устранить влияние стенок и других особенностей малых аппаратов. [c.418]

Математическое моделирование позволило дать рекомендации по созданию новых реакторов в псевдоожиженном слое и интенсификации действующих. Показано, что целый ряд промьиплеп-но важных процессов целесообразно осуществлять в псевдоожиженном слое катализатора, позволяющем работать на мелком зерне катализатора без значительных перепадов температур с весьма интенсивным теплоотводом. [c.5]

Луговской В. И., Матрос Ю. Ш. Динамика зажигания в неподвижном слое катализатора.— В кн. Пятая Всесоюзная конференция по моделированию химических, нефтехимических я нефтенерерабатываюш их процессов и реакторов Хпмреактор-5 . Т. 1. Уфа Бапш. изд-во, 1974, с. 166— [c.23]

В последнее время предпринята попытка объяснить возникновение в слоях катализатора крупномасштабных гидродинамических неоднородностей более глубоким (но радиусу) влиянием стенки на пористость слоя [18, 34, 58—61]. Исследования для неподвижного слоя [62] свидетельствуют о том, что изменение пористости не локализуется у стенки, а распространяется в зону слоя толш иной до 100 диаметров частиц. В работе [63] область влияния стенки оценивается в 40—100 диаметров частиц, измерения полей скоростей за слоем в [64] показали, что изменение пористости частиц по радиусу стенки распространяется более чем на 15 диаметров зерен. В работе [60] с учетом ряда физикомеханических свойств катализаторов и шероховатости стенки емкости расчетами получено, что для связных частиц влияние ее находится в пределах 15, а для несвязных — в пределах 30—40 диаметров. Анализ работы промышленных реакторов процесса дегидрирования олефиновых углеводородов показал, что скорость газа в центре реактора приблизительно на 45% ниже, чем в зоне влияния стенки [59, 65, 66]. Наибольшая сходимость )езультатов физического моделирования получена в работах 46-48, 67]. [c.35]

Создание единой для большого числа процессов и аппаратов математической модели, отражающей физическую сущность явления, невозможно без выявления истинных закономерностей осуществляемых физико-химических превращений. Вместо подгонки диффузионных моделей с эффективными, т. е. дающими похожий на конечный результат ответ, коэффициентами под единичные эксперименты, надо направить усилия на изучение определяющих этот комплексный ответ отдельных факторов, таких как структура слоя катализатора, глобальная и локальная гидродинамика смеси, тепло- и массоперенос, кинетика гетерогенных химических реакций. Основу этого изучения по каждому из указанных разделов должно составлять целенаправленное экспериментальное обследование во всем интересном для практических приложений диапазоне изменения определяющих параметров с последующей фиксацией физических закономерностей или критериев нодобпя исследуемого яв.пения. На первом этапе изучения отдельных влияющих па работу химических реакторов факторов, кроме изучения кинетики химических реакций, остается реальной идея физического, в том числе и масштабного, моделирования с применением вычислительной техники, при этом должно быть обеспечено соответствие теоретических моделей экспериментальным данным. На втором этапе описания работы химических реакторов общая математическая модель будет получена сложением отдельных составляющих процесса. Основным будет выбор частных видов общей модели, отвечающих конкретным практическим случаям, и их численный расчет с учетом всех влияющих факторов. [c.53]

Лахмостов В. С., Сопыряев Ю. В., Бадатов Е. В., Ермаков Ю. П. Расчет вертикальных (радиальных) слоев катализатора в каталитических реакторах большой мощности.- В кн. Моделирование химических процессов и реакторов. Доклады IV Всесоюзной конференции Химреак-тор-71 . Т. 3. Новосибирск Изд-во Ин-та катализа СО АН СССР, 1971, с. 236. [c.154]

В работе [18] и в гл. 2 для системы (4.22) при х = 1 показано, что в случае, когда характерное время изменения поверхностной концентрации [А2] — Млг существенно меньше такового у [Ва2] — Мв 7> периодические колебания концентрации Са с определенным периодом приводят к повышению скорости и селективности образования вещества В за счет нестационарного состояния катализатора. В качестве способа поддержания требуемого пе-стационарного состояния катализатора в изотермическом реакторе в данном разделе обсуждается метод изменения направления подачи смеси в слой катализатора . Пусть на вход реактора подается реакционная смесь с избытком по веществу Вг. При неизменных входных условиях в реакторе устанавливается стационарный режим, характеризующийся при достаточном времени контакта полной степенью превращения х и селективностью х по целевому продукту В. Если время контакта реактора достаточно большое, так что степень превращения вещества А достигает значений, близких к 1, в центральной части слоя, то выходной участок характеризуется повышенной степенью покрытия веществом Ва. Если в такой ситуации произвести переключение направления подачи реакционной смеси на противоположное, то газ, содержащий вещество А, начинает поступать на участок с повышенным содержанием [Вг2], что, согласно [1], приведёт к высокой селективности процесса. Для того чтобы в установившемся режиме при периодических переключениях направления подачи реакционной смеси селективность в нестационарных условиях была выше, чем селективность в стационарных условиях-5, согласно [18], необходимо и достаточно, чтобы выполнялось условие Далее приводятся результаты математического моделирования периодических режимов в изотермическом проточном реакторе. Предполагая процессы в газовой фазе квазп-стациопарными но отношению к нестационарным процессам на каталитической поверхности, а также неизменную скорость фильтрации по всей длине реактора, можно записать уравнение материального баланса в газовой фазе следующим образом [c.118]

Здесь приведены результаты математического моделирования процесса синтеза аммиака в нестационарном режиме и сравпение их с характеристиками процесса, работающего в традиционном стационарном режиме. Как следует из рис. 6.4, аппарат состоит из двух слоев катализатора основного Аг и вспомогательного Ау. [c.160]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология