Моделирование каталитических процессов. Кузнецов В.А. - 10 стр.

                                          10



  Е сли селективн ость химической реакции н еравн а един ице, то следу ет за-
писать стольк о у равн ен ий материальн ого балан са, сколько есть к лю чевы х
компон ен тов. В тепловом балан севместо последн его член азапиш ем

                                      n

                                     ∑Q W
                                     i =1
                                               p   i   .


    Реш ив систему у равн ен ий (1-8), полу чим стацион арн ое распределен ие
кон цен траций исходн ого вещества и температу ры по вы сотеи радиу су ци-
лин дрического слоя катализатора. Н а стадии проектирован ия реактора э то
позволяет вы брать максимальн о допу стимы й диаметр тру бок и н айти опти-
мальн ы й реж им, при котором достигается н аивы сш ая степен ь превращен ия
реаген тов при задан н ой допу стимой температу рекатализатора. Д ля дейст-
ву ю щих реакторов по ф актическому температу рн ому реж иму и кон ечн ой
степен и превращен ия мож н о определить активн ость катализатора, н аходя-
щегося в аппарате, азатем вариацией н ачальн ой температу ры газа, темпера-
ту ры охлаж даю щего аген та и предельн о допу стимой температу ры в слое
к атализатора н ай ти так оераспределен иетемперату р, к отороепозволяет
достигн у ть мак симальн ой производительн ости реак тора. О дн ак о систему
у равн ен ий (1-8) ан алитическ и реш ить н евозмож н о, поэ тому для еереш е-
н ия использу ю тметоды числен н ого ин тегрирован ия н аЭ В М .
    Ан ализ резу льтатов реш ен ия системы у равн ен ий (1-8) числен н ы ми мето-
дами позволил оцен ить степен ь влиян ия продольн ой и поперечн ой диф ф у -
зии и теплопроводн ости. В промы ш лен н ы х аппаратах продольн ы й пере-
н ос вещества и теплоты влияет н а процесс д вояк им образом. В о-
п ервы х, в резу льтатедиф ф у зии часть проду к тов реак ции перен осится в
н аправлен ии, противополож н ом поток у газа, у мен ьш ая тем самы м ско-
рость процесса и, следовательн о, его ин тен сивн ость. В о-вт оры х, темпера-
ту ра по слою вы равн ивается вследствие теплопроводн ости. П ри э том
у мен ьш ается, содн ой сторон ы , ин тен сивн ость процесса, сдру гой — тем-
перату ра«горячихточек» .
    В лиян иепроцессов продольн ого перен оса вещества и теплоты прин ято
 харак теризовать диф ф у зион н ы м и тепловы м числами П екле. П ри равен ст-
 век оэ ф ф ициен тов диф ф у зии и температу ропроводн ости э ти числа П екле
 равн ы . Ч ем больш ечисло П екле, тем мен ьш евлияет н а процесспродоль-
 н ы й перен ос. В резу льтатерасчета больш ого числа слу чаев при вариации
 параметров в области их прак тических зн ачен ий у стан овлен о мин имальн ое
 зн ачен иечисла П еклеРе= ωL/Dl = 200, вы ш екоторого при расчетах про-
 дольн ы й перен осу читы вать н еследу ет. О риен тировочн о величин а коэ ф -
 ф ициен та продольн ой диф ф у зии мож ет бы ть определен а как Dl=ωdз, тогда
 Ре=L/dз. В к олон н ах (н апример для син теза аммиак а) вы сота слоя катали-
 затора L составляет5-8 м, а диаметр dз = (8-10) 10-3 м. В э том слу чаечисло
 П еклен амн ого больш епредельн ого зн ачен ия. П оэ тому при расчетах про-