Моделирование каталитических процессов. Кузнецов В.А. - 12 стр.

                                      12



кон стру кция реактора. П ри малы х един ичн ы х мощн остях реакторов э та за-
дача у спеш н о реш ается в тру бчаты х аппаратах свн у трен н им теплообме-
н ом. Т еплота oт к атализатора, располож ен н ого в тру бк ах, передается ис-
ходн ому газу или д ру гому охлаж даю щему аген ту , протек аю щему в
меж тру бн ом простран стве.
   И змен яя размеры и ф орму тру б и ин тен сивн ость теплообмен апо вы со-
теслоя, мож н о достаточн о точн о реализоватьоптимальн ы й температу рн ы й
реж им. О дн ак о су величен ием мощн ости кон стру к ция так ого реак тора ста-
н овится громоздк ой . Ч исло тру б достигает десятк ов ты сяч, и для у стан о-
вок больш ой производительн ости тру бчаты й вариан т реак тора ста-
н овится к рай н ен еу добн ы м. О тсю давы текаетн еобходимость замен ы вн у т-
рен н его теплообмен а промеж у точн ы м. П ри э том в к аж дом слоек атали-
затора реак ция протек ает адиабатическ и, а теплоотвод от реак цион -
н ой смеси осу ществляется в промеж у тк ах меж д у слоями.
   Д ля н еобратимы х э к зотермическ их реак ций (н апример, ок ислен иеме-
тан ола в ф ормальдегид) задача у слож н яется, поск ольк у возн икает н еоб-
ходимость прин у дительн ого регу лирован ия температу ры в к он цек аж дого
слоя, н едопу ск ая превы ш ен ия мак симальн о допу стимого у ровн я. Регу ли-
рован иетемперату ры н а вы ходеиз слоя катализатора достигается измен е-
н ием температу ры н а входев слой . Э ф ф ек тивн ость регу лирован ия опре-
д еляется отн ош ен ием измен ен ия температу ры н а вы ходек ееизмен е-
н ию н а входе. Э то отн ош ен иедолж н о бы ть к ак мож н о мен ьш им.
   Т ак им образом, д ля созд ан ия у словий , близк их к оптимальн ы м,
при реализации обратимы х э к зотермическ их процессов соору ж аю тся
слож н ы е реак торы с вн у трен н им, промеж у точн ы м или к омбин иро-
ван н ы м теплообмен ом. П ри э том больш ин ство гетероген н ы х к атали-
тическ их процессов провод ят в стацион арн ы х у словиях, к огд а пара-
метры н а вход ев реак тор (температу ра, состав, н агру зк а) остаю тся
н еизмен н ы ми во времен и.
      О дн им из возмож н ы х способов приближ ен ия к теоретическ и опти-
мальн ы м у словиям при достаточн о простой схемереак тора является веде-
н иек аталитического процесса в иск у сствен н о создаваемом н естацион ар-
н ом реж име, к оторы й мож н о обеспечить переклю чен ием н аправлен ия по-
дачи реакцион н ой смеси в слой к атализатора. С у щн ость э того способа со-
стоитв том, что к атализатор вы полн яетн етольк о свою ф у н к цию – у ск оря-
етреакцию – н о и слу ж ити реген ератором теплоты . Э кзотермический про-
цессосу ществляется в адиабатическ ом слоек атализаторапри очен ьн изк их
входн ы х температу рах реак цион н ой смеси. Т акиеу словия приводят к пе-
ремещен ию реак цион н ой зон ы вдоль слоя, н о благодаря периодическ ому
измен ен ию мест ввода и вы вода смеси в цен тральн ой части реак тора к ак
бы «запирается» часть теплоты , что обеспечивает вы сок у ю температу ру в
зон ереак ции. Д ля н епод виж н ого слоя к атализатора при лю бы х н из-
к их вход н ы х температу рах реак цион н ой смеси прин ципиальн о воз-
мож н о подобрать так у ю лин ей н у ю ск орость, при к оторой в н естацион ар-