Математическая модель псевдоожиженном слое катализатора

Рис. 5.1. Схема построения математической модели процесса в реакторе с организованным псевдоожиженным слоем катализатора

Стадия окислительной регенерации обычно является наиболее узким местом каталитического крекинга с мелкодисперсным катализатором [165]. Развитие технологии окислительной регенерации в псевдоожиженном слое идет по пути увеличения линейных скоростей газового потока и повышения температуры процесса. Все это предъявляет дополнительные требования к разработке математических моделей выжига кокса в псевдоожиженном слое катализатора. [c.90]

Вторая задача, от которой непосредственно зависит успех создания эффективных искусственно создаваемых нестационарных процессов,— это дальнейшее развитие теоретических основ динамики гетерогенных каталитических реакторов. В нестационарных условиях гораздо сильнее, чем в стационарных, проявляется влияние процессов переноса вещества, тепла и импульса. Небольшие изменения, например, в условиях массо- и (или) теплообмена в зернистом слое катализатора могут привести к весьма заметным изменениям избирательности, степени превращения. Поэтому для осуществления нестационарных процессов требуется глубокое и ясное понимание всех физических процессов в реакторе. Количественное знание позволяет строить простые математические модели процессов в реакторах любой производительности. Кроме того, глубокое понимание всех основных закономерностей массо- и теплопереноса в реакторах позволяет создавать условия, благоприятно влияющие на показатели каталитического процесса. Нам представляется, что поиск таких условий эмпирически, на основе общих соображений нечасто будет приводить к заметным положительным эффектам. Особо важно отметить необходимость экспериментальных и теоретических работ по исследованию и количественному описанию поведения твердых частиц катализатора в реакторах, работающих в условиях псевдоожижения, пневмотранспорта, циркуляции частиц между реакторам н регенератором. Именно в таких реакторах легче организовать условия работы при нестационарном состоянии катализатора. [c.227]

Для математического описания реактора с псевдоожиженным слоем катализатора часто используют двухфазную модель , согласно которой псевдоожиженный слой можно представить в виде двух фаз плотной , состоящей из однородного слоя взвешенных частиц катализатора, через который движется реакционная смесь, и дискретной , т. е. газовых пузырей, проходящих через плотную фазу. Дискретная фаза не содержит частиц катализатора и в ней реакции не протекают. Между дискретной и плотной фазами происходит массообмен. Перемешивание реакционной смеси в плотной фазе описывается эффективным коэффициентом диффузии. Температуру псевдоожиженного слоя можно считать постоянной. Мы ограничимся рассмотрением реакторов с псевдоожиженным слоем, для которых характерны условия [c.46]

Уравнения (VI.4) и (VI.5) совместно с граничными условиями (VI.15) и ( 1.16) позволяют рассмотреть на основе единой математической модели частные случаи состояния процессов в реакторах с псевдоожиженным слоем катализатора [46], что удобнее делать, исходя из оценок величины критериев Рег и N. [c.129]

Результаты исследований, изложенные в этой главе, показывают, что такой случай имеет место для математических моделей автотермического реактора, в котором протекает реакция типа пА В [система (11,49) или (111,57)], автотермического реактора полимеризации [система (111,74)], реактора с псевдоожиженным слоем катализатора [система ( 11,93) при Я. > ц]. Прежде чем применять критерий разности температур к другим математическим моделям, нужно убедиться в достаточности условия А > 0. [c.118]

II простейшую математическую модель изотермического слоя, отражающую только двухфазность. В режиме развитого псевдоожижения кипящий слой состоит из двух областей газовзвесь (зерна катализатора — газ) с порозностью, близкой к таковой в неподвижном состоянии ( плотная фаза ), и почти свободные от частиц пузыри ( разреженная фаза ), между которыми имеет место обмен газом с интенсивностью Р мV в пересчете па 1 м плотной фазы. Каталитическая реакция протекает па зернах катализатора, т. е. только в плотной фазе. Весь подаваемый газ проходит через слой в пузырях. Уравнения двухфазной модели имеют вид [c.45]

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]

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]

Реакция окисления ЗОа протекает с большим выделением тепла, которое необходимо отводить в процессе реакции. Отвод тепла можно осуществлять как непосредственно из слоя катализатора в контактных аппаратах с внутренним теплообменом, так и между слоями катализатора в многослойных контактных аппаратах. Для улучшения условий теплоотвода возможно применение псевдоожижениых слоев катализатора. В настоящей время наиболее широко применяются неподвижные слои катализатора. Большинство используемых в настоящее время контактных аппаратов для окисления 302 являются многослойными, с адиабатическими слоями катализатора и с отводом тепла между слоями. Однако возможен отвод тепла и непосредственно из слоя катализатора, например в трубчатых аппаратах. Математическая модель такого контактного аппарата с внутренним теплоотводом описывается следующей системой уравнений (для слоя идеального вытеснения) [c.76]

Вопрос о математическом моделировании процессов в псевдоожиженном слое катализатора еще не решен. Основным препятствием является отсутствие математического описания гидродинамического состояния слоя. Из существующих в настоящее время подходов к расчету процессов в псевдоожиженном слое наибольший интерес представляет двухфазная модель [6-11]. [c.285]

Для регенераторов с неподвижным слоем катализатора основная задача-обобщение и систематизация существующих подходов для разработки математической модели и на их базе-определение условий, при которых становится корректным то или иное упрощение полной модели. Для регенераторов со сплошным движущимся слоем необходима Дальнейшая апробация двухфазной диффузионной модели при расчетах режимов работы аппаратов различной конструкции одно-, двух- и трехзонных. Для регенераторов с псевдоожиженным слоем приемлемые варианты модели практически необходимо разработать заново. Надежным фундаментом для такой разработки является кинетическая модель процесса и модель выжига на уровне зерна. Однако в любом случае разработка должна быть ориентирована на двухфазные модели, т. е. на раздельный учет теплового и материального балансов для твердой фазы (катализатора) и газового потока. По-видимому, иные подходы вряд ли будут успешными для такого существенно нестационарного процесса, как окислительная регенерация катализаторов. [c.97]

Рассматривая процессы, протекающие в псевдоожиженном слое мелкозернистого материала, в частности катализатора, для расширения области практического применения рассматриваемых математических моделей, несколько усложним задачу. [c.84]

Как Вы понимаете подобие математических моделей разных процессов ( газ-твердое и на непористом зерне катализатора, в трубчатом реакторе и непроточном емкостном, в реакторе барботажном и с псевдоожижен-ным слоем, в газожидкостном насадочном реакторе и во вращающемся с твердым реагентом). Что дает такое подобие [c.162]

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ. РЕАКТОРА С ТРЕХФАЗНЫМ ПСЕВДООЖИЖЕННЫМ СЛОЕМ ГАЗ - ЖИДКОСТЬ - ТВЕРДЫЙ КАТАЛИЗАТОР [c.109]

В книге изложены математические и физико-химические основы моделей химических реакторов. Рассмотрены модели идеального смешения и идеального вытеснения, диффузионная и ячеистая модели, комбинированные модели, двухфазная модель реактора с псевдоожиженным слоем катализатора, статистические модели. Знач>1тельное внимание уделено физической интерпретации процессов в реакторах, составлению основных уравнений, выбору граничных и начальных условий, качественному и количественному анализу типов моделей. [c.4]

Математическая модель реактора КС. Математическое описание реактора КС с организованным (насадкой) псевдоожиженным слоем катализатора может быть представлено моделью идеального вытеснения по веществу и идеального смешения по теплу [74]. Если исходные вещества и продукты реакций (11,291) занумерованы в следующем порядке 1 — С2Н4 2 — С2Н4О 3 — О2 4 — [c.115]

Математическая модель химического процесса в неоднородном псевдоожиженном слое катализатора, которая рассматривается в данном разделе, основывается на использовании закономерностей движения отдельных газовых пузырей в псевдоожиженном слое и их массообмена с плотной фазой слоя. Эти закономерности и й-ложены в двух предыдущих главах, Данная модель предложена в работе [136]. Аналогичная модель была рассмотрена в более [c.212]

Математическая модель гидродинамики псевдоожижевного слоя частиц катализатора [17]. Разбив слой на элементарные объемы по высоте и рассмотрев силы, действующие в таком объеме, при помощи энергетических графов связи получим систему дифференциальных уравнений, описывающих гидродинамику псевдоожиженного слоя в элементарном объеме ДГ (рис. 5.12), в котором сохраняются основные свойства псевдоожиженного слоя. Общая высота псевдоожиженного слоя равная сумме высот элементарных объемов Н = суммарная масса частиц в слоеЛГ = Дт. общий перепад дав- [c.231]

Представляется целесообразным использовать для расчета процесса окислительной регенерации диффузионную [168] или хшркуляционную [169] модель, т.е. те модели, которые с успехом применяют в настояшее время для описания продольного перемешивания частиц в псевдоожиженном слое. Рассмотрим в качестве примера двухфазную диффузионную модель, которая выводится из следующих основных допущений. Псевдоожиженный слой состоит из плотной фазы и фазы газовых пузырей, а плотная фаза является однородной взвесью катализатора и газообразных продуктов. В плотной фазе существует достаточно интенсивный продольный перенос тепла и вещества, для газовой фазы характерен режим идеального вытеснения. Химические реакции протекают только в плотной фазе, а перераспределение тепла и вещества в слое осуществляется за счет процессов тепломассообмена между плотной и газовой фазами. Тогда, принимая для простоты изотермичность зерна катализатора, получим следующее математическое описание [c.91]

На рисунках 3 и 4 приведены многоуровневые модели реактора с псевдоожиженным слоем для процессов с изменяющейся активностью катализатора, реактора с трёхфазныы псевдоожиженньш слоем для системы твёрдый катализатор - жидкость - газ и ферме йГё-ра. Для всех этих математических моделей также характерна взаимосвязь уровней модели. [c.13]

Хорошо известно, что гидродинамическая обстановка во взвешенном слое сложна и изменчива. В настоящее время для математического описания процессов в слое чап1 е всего используют двухфазную модель. Согласно этой модели в слое выделяют плотную и неплотную части (фазы) расход через плотную фазу определяется условиями начала псевдоожижения между плотной и неплотной фазами имеет место массообмен. Двухфазная модель используется для анализа работы стационарных процессов в целом без учета движения частиц и газа. Необходимость в более детальных моделях возникает при моделировании нестационарных процессов в кипящем слое например, процессов, в которых свойства катализатора изменяются под действием окружающего газа. Однако теория нестационарных процессов развита в недостаточной степени, и в книге эти вопросы не рассматриваются. [c.8]

Начальные условия для уравнений (6.5-30) и (6.5-31) имеют вид (6.5-28) и (6.5-29). Таким образом, математическая модель неизотермического химического процесса в псевдоожиженном слое в том случае, если используется предположение об идеальности перемешивания гдза в плотной фазе слоя, включает уравнения (6.5-10), (6.5-11), (6.5-16), (6.5-17), (6.5-26), (6.5-27) с граничными и начальными условиями (6.5-12), (6.5-13), (6.5-28), (6.5-29). В том случае, если используется предположение об идеальном вытеснении газа в плотной фазе слоя, математическая модель включает уравнения (6.5-10), (6.5-11), (6.5-22), (6.5-23), (6.5-30), (6.5-31) с граничными и начальными условиями (6.5-12), (6.5-13), (6.5-24), (6.5-25), (6.5-28), (6.5-29). В работе [169Гбыли сопоставлены результаты вычислений степени химического превращения, полученные с использованием этих двух моделей, и найдено, что такие результаты близки между собой. Нестационарная модель неизотермического химического процесса рассматривалась в работе [170], где предполагалось, что концентрация реагента во всех твердых частицах одинакова и всё твердые частицы имеют одинаковую температуру. Может возникать необходимость рассмотрения и более сложных моделей химических процессов в псевдоожиженном слое. Например, в случае протекания химического процесса на катализаторе с необратимо изменяющейся активностью математическая модель должна содержать уравнения, характеризующие изменение состояния частиц катализатора [171]. [c.239]