Модель слоя катализатора

Главный недостаток рассмотренных упрощенных представлений кинетики в том, что ош требуют экспериментального определения параметров уравнений для каждого вида сырья. Данные, полученные методами формальной кинетики могут быть использованы для построения упрощенных моделей слоя катализатора с привлечением необходимых параметров по влиянию дезактивации на кинетику реакций. Пример такого применения будет рассмотрен в гл. 3. [c.78]

Модель слоя катализатора [c.59]

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]

Рекомендации по выбору эквивалентных материалов при создании многослойных моделей (слои катализатора с инертной [c.32]

Математическая модель третьего уровня — элемента неподвижного слоя катализатора — входит как составная и неизменная часть в модель слоя катализатора в целом, где учитываются условия на входе и выходе из реакционного объема, распределенный отвод или подвод тепла к слою, случайный характер внутренней структуры слоя, наличие пространственных неоднородностей как на границах слоя катализатора, так и внутри его и др. [c.66]

Случай неизотермического отравления для обратимой реакции был проанализирован на основе методов моделирования в работе [7.12]. Б этом исследовании была развита гетерогенная модель слоя катализатора, предполагающая поток вытеснения, но с учетом термического сопротивления зерна, сосредоточенного в газовой пленке. Таким образом, зерно катализатора предполагалось изотермическим при температуре более высокой, чем температура окружающего газа (основная реакция предполагалась экзотермической). В работах [7.13] и [7.14] показано, что это предположение действительно для многих каталитических систем. Уравнение скорости основной реакции, как предполагалось, имеет следующий вид [c.153]

Псевдогомогенная модель слоя катализатора. Приведенные в этом разделе выкладки относятся к маленькому участку поверхности, реально — к одному зерну катализатора. Только при этом условии можно принимать за постоянную величину Ся в уравнении [c.202]

Рациональное разделение всего слоя катализатора на секции следует проводить по принципу равенства тепловых эффектов в каждой из них на основании результатов исследований, полученных на опытных или полузаводских установках, представляющих собой модель, воспроизводящую кинетику процесса будущей промышленной установки. Приближенное значение числа ступеней и реакцион- [c.80]

Для продольного переноса такие допущения можно сделать, по-видимому, лишь после числового сравнения весовых долей, вносимых каждой составляющей в уравнении диффузионной модели. В частности, теоретические исследования по выявлению влияния продольного переноса, проведенные применительно к реакторам с неподвижным слоем катализатора [131, показывают, что при числах Ре > [c.66]

Рис. 25. Модель слоя насадки катализатора с боковыми тупиковыми карманами .

Применяя ячеистую модель с застойными зонами и с упаковкой по схеме двухмерной сетки для расчета реактора с неподвижным слоем катализатора и протекающей в нем [c.96]

Ре . Так Крамерсом и Альбердой [116] из решения уравнений ячеистой и диффузионной моделей для реактора с зернистым слоем катализатора при Л > 5 10 и больщих числах Ре было получено соотношение [c.104]

ДВУХФАЗНАЯ МОДЕЛЬ РЕАКТОРА С ПСЕВДООЖИЖЕННЫМ СЛОЕМ КАТАЛИЗАТОРА [c.120]

Математическая модель. Уравнения этой модели при условии изотермичности процесса находят из уравнений материального баланса для потока газа. Для составления их выделим в реакторе, имеющем высоту насыпного и рабочего слоев катализатора VI Ь ш площадь сечения Р, элемент объема длиной 1 (рис. 42). В соответствии с двухфазной моделью представим этот элемент в виде двух составляющих — одной для плотной фазы (индекс 1 ) — другой для фазы пузырей (индекс 2 ), Введем следующие обозначения [c.121]

Граничные условия выбираются из условия равенства потоков количества вещества на входе в слой катализатора и выходе из него. Поэтому для вывода их уравнений можно воспользоваться методом, который был применен при отыскании граничных условий для диффузионной модели. [c.125]

Применение двухфазной модели для исследования и расчета химических реакторов с псевдоожиженным слоем катализатора возможно лишь при знании коэффициентов Д и р. Как показано в работах [31, 45], эти коэффициенты зависят от масштаба реактора и, следовательно, те значения, которые можно получить на лабораторных и опытных установках, не могут быть использованы при масштабном переходе. Поэтому было предпринято ряд попыток получить обобщенные зависимости (графические или в виде уравнений) для и Р от размеров и конструктивных особенностей реакторов в присутствии химических реакций [124] и без них [31]. [c.127]

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]

При этом уравнения чаще получаются не решением дифференциальных уравнений двухфазной модели, а прямо из уравнения материального баланса в слоях катализатора. [c.130]

Двухфазная модель реактора с псевдоожиженным слоем катализатора является сравнительно новой и разработку ее основных положений пока нельзя считать законченной. Экспериментальные исследования с целью проверки теории двухфазной модели малочисленны и их результаты в известной мере противоречивы. Это, в первую очередь, относится к определению величин скорости газа в плотной и газовой фазе. [c.131]

Условием теплового подобия будет п-кратное увеличение потока теплоты, переносимого в слое катализатора и отводимого через стенку аппарата. При соблюдении идентичности распределений температур в модели и образце количество теплоты Qs, переносимое в слое катализатора, будет прямо пропорционально Хз, площади боковой поверхности реактора и обратно пропорционально диаметру аппарата [c.468]

Факторы, ограничивающие возможность масштабирования трубчатых реакторов. Наиболее важными факторами, накладывающими ограничения на масштабирование с сохранением частичного подобия, являются возрастание сопротивлений движению потока и, в случае контактных реакторов, увеличение разности температур в слое катализатора. При использовании уравнений изменения масштаба, приведенных в этом разделе, сопротивления в образце возрастают по сравнению с сопротивлениями в модели согласно следующим приближенным зависимостям (турбулентное движение) [c.470]

Рис. Х-3. Радиальное распределение температур в слое катализатора, определенное для модели и образца с десятикратным увеличением производительности (условия примера Х-3) /-ге = 1 2-п=Ю.

Нами было установлено, что разогрев слоя для различных модификаций оксида алюминия (у-, т]-) при хлорировании примерно одинаков. Движение теплового фронта не коррелирует в полной мере со скоростью насыщения катализатора хлором. Был рассчитан тепловой эффект реакции хлорирования на основании материального баланса хлорирования, который составил около 125 кДж/кг катализатора. Максимальная температура разогрева слоя катализатора при хлорировании в выбранных условиях, по данным расчета, может составить 70 20 °С. На основании полученных данных о движении теплового фронта, изменении концентрации хлора в слое оксида алюминия, расчетного значения теплового эффекта была разработана математическая модель процесса хлорирования оксида алюминия парами четыреххлористого углерода в интервале температур 240-260 °С [89]. [c.71]

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]

Х-5. Скорость реакции, протекающей в потоке, движущемся через слой катализатора, определяется скоростью диффузионного массообмена. Приняв, что скорости подачи сырья находятся в соотношении X, найти соотношение размеров прототипа и модели, а также соотношения параметров теплопередачи. Заметим, что числа Рейнольдса должны быть равны для обоих реакторов. [c.352]

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]

Кроме рассмотренных, известны и другие модели структуры потоков, предложенные для специальных случаев. Так, применительно к псевдоожиженному слою разработана и исследована [68] двухфазная модель с поршневым течением фаз и обменом между ними. Для реакторов с неподвижным слоем катализатора предложена [69, 70] модель структуры потока, по которой неподвижный слой представляет собой ряд параллельных диффузионных каналов с различной степенью перемешивания и с примыкаю- [c.30]

Приведенные выше (см. стр. 140) схемы каталитического крекинга можно использовать при расчете процесса в различных реакционных устройствах. Так, если процесс проводится в псевдоожиженном слое катализатора, рекомендуется проводить расчеты на основе двухфазной модели псевдоожиженного слоя [1]. По этой модели псевдоожиженный слой рассматривается как система из [c.143]

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]

Полученная модель была бы настолько сложна, что не могла бы быть решена ни на одной из существующих вычислительных машин и поэтому не имела бы никакого практического значения. Е связи с этим при построении модели слоя катализатора используется предположение о квазигомогенности процессов в слое катализатора, предполагающее, что источники химических превращений распределены равномерно по объему реактора. Это предположение позволяет использовать уравнения гомогенных процессов, что значительно упрощает задачу. Составляющими элементами этого уровня являются модели переноса тепла и вещества в слое катализатора, модели процессов переноса тепла и вещества к наружной поверхности, наблюдаемая скорость в зерне. Таким образом, в данном олу -чае мы имеем наглядный пример того, что математическая модель К -го уровня не является некоторой комбинацией математических моделей ( К -1)-го уровня, а является их разумной аппроксимацией. [c.30]

Для каждой модели слоя катализатора в реакторе существует по крайней мере две константы для каждой предполагаемой реакции предэкспоненциальный множитель ko и энергия активацик Ej, которые входят в выражения для константы скорости. Иногда [c.214]

Отмечается [31, 68], что причиной нултьсации плотности являются пузыри. Наиболее наглядное представление о структуре слоя дают наблюдения за ним в так называемой плоской или двухмерной модели [35, 87, 311]. Особенность этой модели состоит в том, что один из размеров сечения слоя мал, вследствие чего имеется возможность наблюдать характер внутренней структуры слоя. Схема установки с плоской моделью приведена на рис. 1.8, а кадры киносъемки в этой модели слоя катализатора окисления ЗОз с размерол частиц 0,75 мм — на рис. 1.9. [c.17]

Рассмотрим, в какой же мере достоверно описывает процесс простая одномерная модель В частности насколько однородны условия по сечению реактора Терни и другие исследователи (см. библиографию на стр. 301) нашли, что в случае частиц неправильной формы небольшое увеличение пористости слоя вблизи стенки исчезает уже на расстоянии от стенки, равном одному диаметру частицы, и доля свободного объема остается постоянной до центра слоя. В слое частиц более правильной формы доля свободного объема, начиная от стенки реактора, быстро уменьшается, а затем приближается к среднему значению, совершив два-три затухающих колебания. Например, для цилиндров в слое, имеющем диаметр, который в 14 раз превышает диаметр частицы, доля свободного объема на расстоянии 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 и 3,0 диаметра частицы от стенки реактора может быть равна соответственно 0,15 0,31 0,20 0,27 0,22 и 0,25, причем средняя пористость составляет 0,25. Очевидно, неоднородность несущественна в слое частиц неправильной формы или при очень большом отношении диаметра слоя к диаметру частицы. Торможение потока у стенки компенсирует влияние большой локальной пористости слоя, поэтому наиболее высокие скорости потока должны наблюдаться на расстоянии порядка диаметра частицы от стенки реактора. Однако об этом трудно сказать что-либо определенное, так как во многих промышленных реакторах форма поперечного сечения слонша, а характер упаковки частиц катализатора неизвестен. По-видимому, влияние неоднородности слоя настолько невоспроизводимо и в то же время незначительно, что его не стоит учитывать при разработке более детализированной модели слоя. [c.263]

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]

Несмотря на известную простоту применения диффузионной модели для описания химических процессов, все же ее уравнения нельзя пока считать достаточно обоснованными, что особенно проявляется при анализе распределения времени пребывания в жидкофазных реакторах с насадкой. В этих реакторах с помощью вероятностных характеристик, полученных на основе уравнений диффузионной модели, не удается объяснить ни характер деформации (асимметрии) кривой распределения, ни аномалии в величине коэффициента продольного переноса. Поэюму был выдвинут ряд диффузионных моделей, которые физически более точно и совершенно отражают гидродинамическую обстановку в слое катализатора. Две из них [40, 41, 143], учитывающие застойные зоны, рассмотрены ниже. [c.76]

Ячеистая модель в виде совокупности последовательно соединенных ячеек-реакторов полного смешения во многих случаях, особенно для реакторов с насадкой и жидкостньш потоком, не дает удовлетворительных результатов при объяснении как явлений переноса веш е-ства, так и скорости химического процесса. В частности, с помош ью ее не удается объяснить для таких реакторов сильно асимметричный характер кривых дифференциальной функции распределения времени пребывания. Поэтому был предложен ряд ячеистых моделей реакторов с неподвижным слоем катализатора (насадки) [52—54, 83, 101, 109, 123, 1291. [c.95]

Рис. 41. Схема физической моде- Рис. 42. Элемент объема двух-ли двухфазной системы псевдо- фазной модели реактора с псев-ожиженного слоя. доожижеиным слоем катализатора.

Чтобы оценить величину чисел Ре и М, необходимо наряду с Д и Р знать значение скорости газа в плотной фазе. По данным исследований [118], проведенных с применением двухфазной модели, плотная фаза слоя катализатора ожижается газом, движущимся между частицами со скоростью, близкой к скорости псевдоожижееия. [c.127]

Факт ингибирования реакции серы сероводородом ыл установлен еще при исследовании процессов гидрообессеривания нефтяных дистиллятов [54]. В частности, показано, что при содержании сероводорода в молярной с.меси реактантов до 0,3% константа скорости обессеривания дизельной фракции снижается примерно на 5%. При гидрообессеривании вакуумного газойля скорость реакции удаления-серы снижается в два раза при содержании до 10% сероводорода в циркулирующем ВСГ. Если бы в газе содержалось 0,5% сероводорода, то уменьшение константы скорости также составило бы 5%. Эти данные свидетельствуют о количественном сходстве результатов и возможности переноса их на любые виды сернистого нефтяного сырья. Ввиду того, что в продуктах реакции, по. мере прохождения реакционной смеси через слой катализатора, содержание сероводорода возрастает, его целесообразно удалять из зоны реакции для повьш1ения активности катализатора. Такой прием реализован в процессе гидрообессеривания остатков Gulf HDS (модель IV). Этот процесс осуществляется в четырех последовательных реакторах с.промежуточной сепарацией газов после первого и второго реакторов, что обеспечивает возмо жность получещш продукта с содержанием серы 0,1-0,3%. [c.76]

В последние годы появилось значительное число публикаций, посвященных.решению проблем математического моделирования слоя катализатора с учетом дезактивации, факторов массоперено кинетики основных реакций и пр. В ряде случаев эти модели включают многие показатели физико-химической характеристики сырья i каиализагора вытекающие из необходимости численного решения уравнений, описывающих распределение оров пи радиусу гранулы и по высоте [c.141]

Дпя обработки результатов исследования процессов каталитического гидрооблагораживания по упрощенной и вполне доступной методике в качестве первого этапа следует идентифицировать кинетическую модель (см. т. 2). Следующий этап - изучение закономерностей дезактивации слоя катализатора в соответствии с методическими принципами, изложенными выше. Дпя обработки данных экспериментов от обоих этапов исследования может быть предложено соответствующее математическое описание в виде системы уравнений, связывающих изменение содержания серы в потоке по высоте слоя катализатора с отложешем металлов и времени работы слоя. [c.142]

На основании рассмотренной выше модели разработаны рекомендации по осуществлению хлорирования в его начальный период с пониженной концентрацией четыреххлористого углерода в газе-носителе и одновременном снижении начальной температуры хлорирования. После прохождения теплового фронта по всему слою катализатора температура слоя и концентращш хлорагента могут быть увеличены. [c.72]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология