Материальный баланс для слоя катализатора

Для расчета материального и теплового баланса слоя катализатора принята квазигомогенная модель идеального вытеснения [13, 14], не учитывающая обратного перемешивания (так называемой продольной диффузии тепла и вещества) [15, 16], что обеспечивает достаточную точность расчетов рассматриваемых реакторов [17, 18]. [c.437]

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]

Запишем уравнение материального баланса для твердой фазы на нижней границе слоя катализатора, т. е. при I = 0 [c.125]

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

В табл. 39 приведен материальный баланс такой двухступенчатой переработки одного из видов сырья — керосина с высоким содержанием нафтеновых углеводородов. Керосин подвергали однократному крекингу в слое естественного катализатора (процесс термофор) при 454°, давлении 0,7 ати и объемной скорости 0,4. Выделенный из продуктов крекинга тяжелый бензин первой ступени после дебутанизации, нагрева и полного испарения пропускали через реактор с синтетическим катализатором. В результате каталитической очистки с рециркуляцией лигроиновых фракций (80% на сырье второй ступени) при 454°, давлении 0,7 ати и объемной скорости 0,35 из тяжелого бензина было получено 32,3% вес., считая на исходный керосин, депентанизированного базового авиабензина. Характеристики исходного сырья, промежуточных дистиллятов и базового авиабензина даны в табл. 40. [c.221]

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]

Модель проточного реактора с зернистым слоем катализатора, в которой учитываются процессы внутри зерна и на его границе, фактически представляет собою двухфазную модель, хотя и усредняющую условия в каждой фазе. Эта модель включает в себя уравнение, описывающее перенос вещества внутри зерна катализатора, перенос вещества и тепла между катализатором и потоком, а также уравнения материального и теплового балансов для потока. Ввиду достаточно большой теплопроводности материала зерен, последние можно считать изотермическими и составлять баланс тепла для зерна в целом. [c.291]

Так как величина параметра а, входящего в формулу (VII.141), зависит, согласно (VII.139), от средней концентрации реагента в слое, для определения средней активности катализатора необходимо воспользоваться решением уравнений материального баланса. В случае реакции первого порядка, протекающей в кинетической области в режиме идеального вытеснения, имеем [c.316]

Материальный баланс. Как видно из табл. 2.19, на установках со стационарным слоем катализатора при снижении рабочего [c.134]

Во время промышленного пробега было показано, что материальный баланс каталитического крекинга изменяется главным образом в верхнем слое реактора высотой 900—1000 мм или при длительности работы катализатора 9—10 мин. В этом слое выход бензина возрастает до максимальной величины, а в остальной части реактора он несколько уменьшается. Выходы легкого и тяжелого газойлей резко сокращаются в верхней части реактора и мало изменяются в остальной его части. Конечные продукты процесса (газ и кокс) образуются по всей высоте реактора (рис. 52). Качество катализата также изменяется, главным образом в верхнем слое катализатора высотой не более 900 мм. При контакте паров сырья с катализатором 10 мин плотность, коксуемость, содержание смол и серы в катализате снижаются до минимальной величины. В последующих слоях реактора эти показатели не изменяются. В верхнем слое кратковременный контакт паров сырья с катализатором, нагретым до 530—600 °С, вызывает увеличение йодного числа дистиллята. При этом в слое высотой до 300 мм повышается также содержание сульфируемых. В последующих слоях содержание сульфируемых в дистиллятах снижается с 56 до 42— 43 объемн. % [c.117]

Анализ результатов, полученных с помощью квазигомогенных моделей, показывает, что разработка такого существенно нестационарного процесса, как окислительная регенерация катализатора, должна быть ориентирована на двухфазные модели, т.е. на раздельный учет материального и теплового балансов для твердой фазы (катализатора) и газового потока. Поэтому наиболее совершенные модели, используемые для расчета выжига кокса в слое катализатора, учитывают существование двух фаз и процессы диффузионного переноса [150, 162]. Неотъемлемой составной частью такой модели слоя является нестационарная диффузионная модель зерна катализатора, аналогичная (4.13). Переносы тепла и вещества в газовой фазе обычно рассматриваются либо в приближении идеального вытеснения [162], либо с учетом процессов диффузии [150]. Из сравнения результатов этих двух работ видно, что приближение идеального вытеснения является достаточно корректным описанием процессов переноса в газовой фазе. [c.84]

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]

Расчёт производится на основе математического описания, включающего дифференциальные уравнения превращения вещества в слое катализатора, уравнения материальных и тепловых балансов, уравнение кинетики химической реакции, уравнение баланса энтропии и уравнения изменения энтропии из-за явлений переноса и превращения тепла и вещества, имеющих место при контактном окислении диоксида серы в контактном аппарате. Отдельно анализируется влияние состава реакционной смеси на производство энтропии вследствие превращения вещества в результате химической реакции на производство энтропии из-за процессов переноса тепла и вещества, а также на производство энтропии из-за [c.142]

В общем случае, для строгого и обоснованного расчета каталитического реактора прежде всего необходимо располагать всеми данными, характеризующими скорость химического превращения, теплопередачи и массообмена, а также влияние гидродинамических условий проведения процесса затем составить и решить соответствующие уравнения материальных и тепловых балансов, кинетики, гидродинамики, диффузии и теплопередачи. При этом для решения системы указанных уравнений используют электронные вычислительные машины. При проектировании многих реакторов до последнего времени преимущественно используются методы приближенного расчета. Это наиболее характерно для реакторов с кипящими слоями катализатора, в которых кинетическая картина процесса очень сложна, изучена еще недостаточно и их расчет, в значительной степени, базируется на весьма немногочисленных экспериментальных данных, полученных из имеющегося опыта промышленной эксплуатации. [c.253]

Определение основных размеров реактора — площади сечения 5, внутреннего диаметра О, высоты неподвижного слоя На — по данным материального баланса (1 г), по найденным значениям рабочих скоростей газа г г, объема катализатора Укат, оптимальных температур Гопт. [c.117]

Математические описания многих аппаратов достаточно сложны. Например, химические реакторы с неподвижным слоем катализатора, адсорберы и некоторые другие являются объектами с распределенными параметрами. Материальные и тепловые балансы этих [c.180]

Соотношения связи между слоями катализатора и теплообменниками определяются из уравнений материального (сохранения общего количества вещества) и теплового балансов в соответствии со структурой схемы (рис. 17). Так, согласно схеме контактного [c.98]

Реактор непрерывного действия с мешалкой. Уравнения материального и теплового балансов непрерывно действующего реактора полного смешения ничем не отличаются от соответствующих уравнений (Н,40) и (11,41) для рассмотренного выше реактора с псевдоожиженным слоем катализатора, работающего в режиме полного перемешивания. Поскольку изменение объема в данном случае можно не учитывать, то наиболее удобным из уравнений (11,40) является уравнение (П,40в), в котором используются объемные концентрации. [c.48]

Соотношения связи между слоями катализатора и теплообменниками определяются из уравнений материального (сохранения общего количества вещества) и теплового балансов в соответствии со структурой схемы. Так например, согласно схеме контактного аппарата (см. рис. 23) величина G газового потока на входе в первый слой катализатора определяется соотношением [c.144]

Составить материальный баланс установки каталитического крекинга с кипящим слоем катализатора, если известно фактор жесткости ц=2,67 сырье установки — смесь газойлей прямой перегонки и легкого термического крекинга плотностью а 4 =0,8762 с характеризующим фактором Л[=11,7 температура процесса 496 С активность катализатора 25 остаточное содержание кокса на регенерированном катализаторе 0,7%. [c.171]

Пользуясь уравнениями (6) - (9) и учитывая материальный баланс реакций (2) и (З) и тепловой эффект процесса, можно рассчитать изменение концентраций и профиль температуры в слое катализатора. [c.53]

Одно из первых отечественных фундаментальных исследований в этой области посвящено математическому моделированию регенерации алюмосиликатного катализатора в движущемся слое [105]. Модель, основанная на предположении о том, что катализатор движется в условиях идеального вытеснения и что имеет место идеальное перемешивание по газовой фазе, представляет собой систему дифференциальных уравнений, включающих уравнения материального баланса по коксу и кислороду, а также теплового баланса. Уравнение реакции окисления кокса имеет вид [105] [c.107]

Крекинг керосино-газойлевых фракций подробно изучен на лабораторной установке с кипящим слоем катализатора [100, 101]. В этих работах показано, что при ограниченной глубине превращения (до 60%) материальный баланс крекинга коксовых дистиллятов примерно такой же, как и в случае переработки тяжелых фракций прямой перегонки. При этом октановое число бензина из коксового дистиллята достигает 78, и он может без дополнительного облагораживания использоваться в качестве компонента автомобильного бензина. [c.136]

Данные всех опытов были пересчитаны и представлены в виде полей точек для каждой из зависимых переменных, которыми являлись температура слоя катализатора и концентрации компонентов реакционной смеси. Значения зависимых переменных были нанесены на плоскость в системе координат время контакта — зависимая переменная. Задача расшифровки кинетики заключалась в подборе такой системы дифференциальных уравнений материального и теплового баланса, которая бы максимально удовлетворяла экспериментальным результатам. Как было сказано выше, мы не располагали достаточно мош ной вычислительной техникой и поэто му ограничились исследованиями только систем, основанных на кинетических уравнениях первого порядка при несколько упрощенной кинетической схеме процесса, имеющей следующий вид [c.104]

Материальные балансы (суммарный и по товарным продуктам) при работе с получением максимального выхода бутадиена приведены в табл.З. Эти данные типичны для большей части общего срока службы катализатора. На протяжении этого периода для компенсации падения активности катализатора температуру слоя в реакторах постепенно повышают. При этом материальный баланс реактора остается практически неизменным и избирательность образования бутадиена из свежего к-бутана равна около 64% мол. Избирательность, оцениваемая по выходу товарного бутадиена (в продуктовых резервуарах), равна около 62% мол. [c.288]

Модели реакторов РССГЖП. Для описания процессов в реакторах со стационарным слоем, катализатора разработаны различные математические модели, включающие уравнения материальных и тепловых балансов. Наиболее полные обзоры по имеющимся моделям представлены в работах [19, 20, 24—27]. [c.234]

В этом случае переменные I — астрономическое время и х — длина слоя катализатора заменяют новыми переменными i и у = х — (где У) — скорость движения фронта выгорания). Такая замена эквивалентна переходу к новой системе координат, которая движется относительно слоя катализатора со скоростью ю в направлении движения потока. В этой системе возможно стационарное решение уравнений материального и теплового балансов, которое, опуская выводы, ямеет вид [c.300]

Модель идеального смешения. В качестве лримера проведем анализ работы реактора с одним слоем катализатора дяя осу1рестнле-ния экзотермического процесса с отводом тепла всеми способами через поверхность, охлаждением циркулирующим катализатором и реакционной смесью. Будем считать, что поведение аЬпарата-подчиняется модели идеального смешения. Тогда изменения концентрации реагирующего вещества и температуры в слое катализатора характеризуются уравнениями материального и теплового балансов [c.507]

Экспериментальные исследования по выжигу кокса проводились в реакторр с виброожиженным слоем катализатора. Достаточно точно поведение такого реактора описывается моделью идеального смешения. Тогда изменения концентраций реагентов в газовой фазе (х) находятся из уравнений материального баланса [c.67]

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]

Математическая модель промышленного процесса синтеза метанола включает в себя уравнения, описывающие слой катализатора, смеситель газовых потоков, конденсатор-сепаратор. Главной частью модели являются дифференциальные уравнения материального баланса ключевых компонентов (оксида утлерода и метанола) и дифференц55альное уравнение теплового баланса для слоя катализатора [c.66]

Определение объема загружаемого катализатора Икат по стадиям процесса (полкам) и по всему реактору. Для этого служат кинетические уравнения общего типа (VI. 13) п (VI. 14). Константу скорости реакции определяют по уравнениям (IV. 27) и (IV. 28). Расчетом или графическим способом (см. главу V) определяют время соприкосновения газа с катализатором в каждом слое (или в реакторе) т, необходимое для обеспечения заданного значения х. По известному т п по данным материального баланса находят объем катализатора Окат с учетом коэффициента запаса фз, определяемого обычно по практическим данным. [c.117]

Мощность и материальный баланс. В СССР эксплуатируются установки каталитического крекинга с плотным слоем шарикового катализатора проектной мощностью 250 тыс. т/год и с псевдоожиженным слоем микросферического катализатора мощностью 600—1200 тыс. т/год. Ниже приводятся балансы установок каталитического крекинга с плотным слоем шарикового аморфного катализатора (I) и с псевдоон(иженным слоем цеолитсодержащего катализатора (П) [c.69]

Нестационарный режим реактора с неподвижным слоем катализатора, при котором состав и температура изменяются во времени настолько медленно, что справедливы уравнения (11,37)—(11,39), называется квазистатическим Действительно, уравнения (11,37) и (П,38) аналогичны соответствующим уравнениям материального и теплового балансов (Н,12) и (11,15) каталитического квазпгомо-генного реактора идеального вытеснения, работающего стационарно. [c.46]

Общие приемы расчета материального баланса и определения реакционного объема были рассмотрены ранее. Некоторые особенности составления теплового баланса рассмотрим на примере распространенного и сложного процесса — каталитического крекинга применительно к реакторному блоку с мелкозернистым катализатором и аппаратами с кипящим слоем, схема которых с основными обозначениями представлена на рис. XXIV-16. [c.654]

На установке со стационарным слоем катализатора про],ести каталитический крекинг тяжелого газойля (па аморфном катализаторе) нри температуре 470 "С и объемных скоростях подачи сырья, 0,7 1,2 и 2 ч . Сравнить полученпые материальные балансы (выходы газа, бензина, широкой газойлевой фракции, кокса). Построить график в координатах фиктивная длительность реакции — глубина превращения . Сравнить плотности получаемых бензинов и газойлей, а также составы газов. [c.160]

Па установке со стационарным слоем цеоличсодержащего катализатора воспроизвести условия крекинга при b A) С, обеспечивающие длительность пребывания наров в слое 5 с. Рассчитать порозность слоя по данным о насыпной и кажущейся плотностях катализатора. Составить материальный баланс опыта. [c.160]

Алюмосиликатные катализаторы не относятся к числу высокоактивных поэтому температурный режим прол1ЫШленного каталитического крекинга не намного мягче, чем для соответствующего термического процесса, хотя пр0Д0лжител])Н0сть реакции значительно меньше. Так, средняя температура в реакторе каталитического крекинга с псевдоожиженным слоем катализатора равна примерно 480—500° С. Однако продукты каталитического и термического крекинга значительно различаются по составу. Одной из существенных особенностей материального баланса каталитического крекинга является большой выход кокса (в среднем 5 мае. % на тяжелое сырье), что позволяет иметь довольно благоприятный по содержанию водорода состав прочих продуктов крекинга (в мае. %) бензина около 30 газа 15 и широкой газойлевой фракции 50 (из которой 40—50% выкипает до 350° С). Сопоставим кинетику и химизм каталитического, и термического крекинга. [c.152]

При составлении материального баланса крекинга наиболее надежны экспериментальные данные, полученные на пилотной установке. При этом следует иметь в виду, что на материальный баланс крекинга будет оказывать некоторое влияние и аппаратурное оформление процесса. Так, известно, что на установках с псевдоожиженным слоем катализатора выходы сухого газа и кокса несколько больше, а бутан-бутиленовой фракции несколько меньше, чем на установках с движущимся крупногранулированным катализатором (при одинаковой глубине превращения). Поэтому аппаратурное хЬормление пилотной установки должно соответствовать промыш- [c.169]

Во ВНИ И НП разработаны и опробованы в пилотном масштабе процессы гидродеметаллизации и гидрообеесеривания мазута в стационарном слое катализатора и гидропереработки гудрона в трехфазном кипяшем слое катализатора. Материальный баланс и данные о качестве продуктов гидрообеесеривания мазута с предварительной деметаллизацией с целью получения сырья для каталитического крекинга приведены в табл. 130 и 131, соответственно. При расходе водорода 1,05% мае. получается 76% мае. остатка выше 350°С с содержанием серы 0,36% мае., коксуемостью 3,2% мае. и содержанием тяжелых металлов 12 г/т. [c.300]

Химическая кинетика и расчеты промышленных реакторов Издание 2 (1967) -- [ c.295 , c.296 ]

Химическая кинетика и расчеты промышленных реакторов Издание 2 (1967) -- [ c.295 , c.296 ]

Химическая кинетика и расчеты промышленных реакторов (1964) -- [ c.309 , c.310 ]

Химическая кинетика м расчеты промышленных реакторов Издание 2 (1967) -- [ c.295 , c.296 ]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология