Справочник химика 21

Химия и химическая технология

Статьи Рисунки Таблицы О сайте English

Оптимальная пористая структура и оптимальный размер зерен катализатора

При строгой постановке задачи оптимизация пористой структуры и размера зерна катализатора не может быть оторвана от задачи оптимизации реактора в целом, по скольку только в реакторе и могут быть реализованы те или иные качества зерна. Увеличение числа переменных, относительно которых определяется экстремальное значение критерия, существенно усложняет решение задачи оптимизации. Скорость каталитической реакции в переходном и внутридиффузионном режимах является сложной функцией параметров пористой структуры. Аналитические методы исследования и решения задачи оптимизации реактора в общем виде оказываются непригодными. Поэтому приходится использовать численные методы поиска оптимального значения функций. [c.187]

Общие теоретические вопросы оптимизации химических реакторов подробно изложены авторами [51]. Поэтому мы ограничимся рассмотрением только тех вопросов, которые непосредственно связаны с определением оптимальных параметров пористой структуры и размера зерна катализатора. [c.187]

Для сложных реакций оптимизация селективности промышленного процесса обычно играет первостепенную роль. Включение в число оптимизируемых переменных параметров пористой структуры и размера зерна катализатора для сложных реакций чрезвычайно усложняет задачу оптимизации химического реактора. В принципе аналитические методы (динамического программирования, принцип максимума Понтрягина) позволяют получить условия оптимальности для параметров, характеризующих пористую структуру катализатора. Однако факт, что для определения скорости реакции необходимо решать краевую задачу для системы дифференциальных уравнений 2-го порядка, определяющих изменение концентраций реагентов в зерне, делает бесполезными аналитические методы. [c.199]

Однако при более строгой постановке вопроса оптимизация пористой структуры и размеров зерна катализатора не может быть оторвана от задачи оптимизации реактора в целом, так как только в последнем и могут быть реализованы те или иные качества самого зерна [34]. За основу расчета реактора можно принять следующий критерий оптимальности (см. главу IX) [c.190]

Проведенные расчеты и анализ результатов показывают, что оптимизация пористой структуры и размеры зерна являются существенным резервом повышения производительности катализатора. Применение методов математического моделирования и расчеты на ЭВМ позволяют определить оптимальные параметры пористой структуры и размер зерна. Объем и характер информации о влиянии пористой структуры катализатора на технологические и экономические показатели процесса, которые можно получить расчетным методом, практически невозможно получить с помощью эксперимента. Несмотря на недостатки существующих методов моделирования пористой структуры катализаторов и связанной с этим приближенный характер результатов, данные, полученные расчетным методом, могут оказать существенную пользу при планировании экспериментальных работ, направленных на создание эффективных катализаторов. [c.200]

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]

Уравнение (2.124) показывает, что удельная активность и размер зерна катализатора влияет на параметры оптимальной пористой структуры е, К и, следовательно, Поэтому от условий протекания процесса (температура, размер зерна) зависят параметры оптимальной пористой структуры. [c.79]

Оптимальный означает наилучший . И когда говорят оптимальный режим , оптимальный реактор , - следует пояснять в каком смысле наилучший, какой показатель имеет наилучшее значение. Поскольку такие показатели могут быть различны объем реактора, степень преврашения, выход продукта, селективность процесса и т.д., то и задач определения оптимального режима также может быть несколько в зависимости от того, какой показатель оптимизируют Задача оптимизации возникает почти на каждом этапе разработки процесса и реактора. Например, при разработке или выборе катализатора определяют такую оптимальную пористую структуру, которая могла бы обеспечить максимальную скорость преврашения на зерне катализатора при выборе реактора подбирают оптимальные конструктивные размеры, обеспечивающие минимизацию общих затрат на него, а затем определяют оптимальные концентрации и температуру, обеспечивающие максимальное превращение или выход продукта и т.д. Оптимизация химических процессов и реакторов - многовариантная задача. [c.203]

Значительные резервы повышения производительности катализатора заключены в оптимальном выборе пористой структуры, размера н формы зерен катализатора. Как подбор катализатора, так и оптимизация его пористой структуры и размера зерен представляют важнейшие начальные этапы при решении глобальной проблемы разработки промышленного каталитического процесса. Оптимальность промышленного реактора обычно определяется экономическим критерием, в который наряду с многими факторами, влияющими на рентабельность процесса (например, производительность реактора по целевому продукту, селективность процесса, себестоимость одного или нескольких целевых продуктов, эксплуатационные затраты и т. п.), входят также параметры, характеризующие пористую структуру катализатора, размер и форму зерна. На эти переменные могут быть наложены ограничения, определяемые условиями эксплуатации и технологией приготовления катализаторов. Оптимальный выбор способа приготовления катализатора, при реализации которого формируется заданная микроструктура катализатора, составляет одну из основных стадий всей процедуры принятия решений при разработке промышленного контактно-каталитического процесса. [c.119]

В процессе приготовления катализатора по разным причинам могут возникнуть трудности в приготовлении катализатора с заданной пористой структурой. Поэтому представляет интерес общая зависимость селективности и объемной производительности катализатора или всего реактора от параметров пористой структуры и размеров зерна. При этом определение оптимальной пористой структуры следует рассматривать как часть общего исследования взаимосвязи между пористой структурой катализатора и его объемной производительностью или селективностью. [c.120]

При разработке катализатора основное внимание уделяют выбору его оптимального химического состава, обеспечивающего наивысшую активность и избирательность. Однако необходимо учитывать, что эффективность использования катализатора в промышленности зависит от активности единицы его объема. Поскольку скорость химического превращения в пористом зерне уменьшается вследствие процессов переноса, важным фактором является также пористая структура, которая определяет внутреннюю поверхность и размер пор. С увеличением внутренней поверхности возрастает активность единицы объема катализатора. Однако при этом уменьшается размер пор, что затрудняет доступ реагентов зерна, и следовательно уменьшается степень использования внутренней поверхности, а также и избирательность сложных процессов. [c.74]

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]

Оптимальный размер частиц катализатора определяется гидродинамикой и кинетикой процесса. Известно, что при проведении процессов в кипящем слое благодаря возможности применения тонко дисперсных катализаторов, их внутренняя поверхность используется наиболее полно. 100%-ное использование внутренней поверхности соответствует такому размеру частиц катализатора, при котором процесс из внутридиффу-зпонной области переходит в кинетическую. Таким образом, из соображений кинетики, радиус частиц катализатора сферической формы не должен превышать глубины проникновения молекул реагирующих газов внутрь зерна. Диаметр частиц катализатара известной пористой структуры, при котором степень использования [c.255]

Создание катализатора с оптимальной пористой структурой — весьма сложная задача, легче всего она может быть решена па ранних стадиях его приготовления. Явление внутридиффузионного торможения приводит к тому, что не весь объем зерна катализатора участвует в реакции. Толш ина работаюш его слоя может быть определена путем сопоставления удельных каталитических активностей в кинетической и диффузионной областях. В условиях промышленг ной эксплуатации катализаторов чаще всего используется не более 20—40% объема зерна каталцзатора. Из этого следует, что для снижения влияния внутридиффузионного торможения необходимо увеличивать геометрическую поверхность катализаторов. Наиболее простым способом такого увеличения является уменьшение размеров зерна катализатора. Однако это приводит к возрастанию сопротивления слоя катализатора, так как оно обратно пропорционально доле свободного объема в третьей степени. [c.96]

После определения оптимальной температуры в реакторе или на отдельных его участках можно определить параметры оптимальной пористой структуры для последовательной реакции. Задача заключается в том, чтобы при заданной температуре, пористости и размере зерна определить такое значение среднего радиуса пор, при котором катализатор имел бы максимально развитую внутреннюю поверхность при условии, что реакция протекает во внутрикинетическом режиме. Оптимальный радиус пор можно определить, решив уравнение Гзк (с, Гопт) = 2д опт)- Согласно этому уравнению оптимальный радиус пор определяется точкой пересечения двух функций — скорости изменения целевого компонента во внутрикинетическом Гзк (с, Грпт) и во внутридиффузионном Г2Д (с, Гопт) режиме. В действительности не существует резкой границы между внутрикинетическим и внутридиффузионпым режимами, и вычисленное из указанного уравнения значение радиуса пор следует рассматривать как приближенное. При заданном размере зерна расходы па транспортирование газа через реактор можно минимизировать, определив оптимальную линейную скорость газа из условия дР ди = 0. Процедура решения не изменяется, если оптимальной, с точки зрения селективности, окажется внутридиффузиопная область. [c.200]

Смотреть страницы где упоминается термин Оптимальная пористая структура и оптимальный размер зерен катализатора: [c.33] [c.37] [c.7] [c.38] [c.162] [c.75] [c.28] [c.146]

Смотреть главы в:

Катализ в производстве серной кислоты -> Оптимальная пористая структура и оптимальный размер зерен катализатора

Катализ в производстве серной кислоты -> Оптимальная пористая структура и оптимальный размер зерен катализатора

ПОИСК

Смотрите так же термины и статьи:

Катализаторы как пористые

Катализаторы пористость

Катализаторы размеры зерен

Катализаторы структура

Оптимальная структура ХТК

Оптимальный катализатор

Пористое зерно катализатора

Пористость и размер зерен катализаторов

© 2024 chem21.info Реклама на сайте