Введение
Глава 1. Литературный обзор: Математическое моделирование каталитических процессов в трубчатых реакторах с неподвижным зернистым слоем. Влияние формы и размеров зерна катализатора на технологические параметры процессов в трубчатых реакторах 9
1.1. Математическое описание каталитических процессов в трубчатых реакторах 9
1.1.1. Зерно катализатора 11
1.1.2 Слой катализатора 15
1.1.3 Тепло - и массоперенос в неподвиленом зернистом слое 22
1.2. Методика выбора оптимальных размеров зерна катализатора в трубчатом реакторе для экзотермического процесса 29
1.3. Интенсификация каталитических процессов в трубчатых реакторах за счет оптимизации структуры неподвижного зернистого слоя 36
1.4. Заключение к литературному обзору и постановка задач диссертации 41
Глава 2. Моделирование процесса паровой конверсии природного газа с использованием катализатора сложной формы 44
2.1. Математическая модель трубчатого реактора 46
2.1.1 Кинетика реакций 46
2.1.2 Математическое описание зерна катализатора 48
2.1.3 Математическое описание процесса в слое катализатора 50
2.1.4 Радиальный тепло - и массоперенос для зерен катализатора сложной формы 54
2.1.5 Сопоставление расчетных и экспериментальных данных, полученных в пилотном трубчатом реакторе паровой конверсии природного газа 57
2.2. Рабочие условия, использованные при моделировании и оптимизации процесса паровой конверсии природного газа 60
2.3 Результаты моделирования процесса паровой конверсии природного газа... 61
2.3.1 Анализ процесса на зерне катализатора 61
2.3.2 Моделирование процесса в слое катализатора 65
2 3.3 Анализ значимости отдельных составляющих математической модели... 72
2.4. Методика оптимизации размеров гранулы катализатора сложной формы... 74
2.4.1 Критерии эффективности и геометрические характеристики катализаторов слоэ/сной формы 74
2.4.2 Влияние размеров гранулы катализатора на параметры теплопереноса 78
2.4.3 Влияние размеров гранулы катализатора слоэюной формы на степень использования внутренней поверхности 82
2.4.4 Влияние размеров гранулы катализатора сложной формы на критерии эффективности процесса 83
2.4.5 Сопоставление эффективности работы катализаторов слоэюной формы с оптимальными размерами зерен 87
2.5. Заключение 91
Глава 3. Моделирование и численная оптимизация промышленного трубчатого реактора селективного окисления аммиака в закись азота с использованием катализатора сложной формы 93
3.1. Кинетическая модель процесса 94
3.2. Рабочие условия, использованные в качестве начального приближения при моделировании 95
3.2.1 Блок-схема процесса получения N20 95
3 2.2 Определение входного состава реакционной смеси: 97
3.2.3 Исходные данные, используемые при моделировании 99
3.2.4 Технологические ограничения, использованные при моделировании 100
3.2.5 Сопоставление расчетных и экспериментальных температурных профилей в пилотном трубчатом реакторе 101
3.3.Определение основных технологических и конструктивных характеристик трубчатого реактора получения закиси на катализаторах сложной формы с оптимизированными размерами зерен 105
3.3 1 Алгоритм оптимизации процесса 105
3 3.2 Влияние температуры и размеров зерна катализатора на степень использования и селективность процесса по закиси азота 105
3.3.3 Выбор оптимальных размеров зерна катализатора для заданного значения внутреннего диаметра трубки 108
3.3.4 Выбор оптимальных конструктивных и технологических параметров трубчатого реактора получения закиси азота 114
3.4. Интенсификация процесса получения закиси азота в трубчатом реакторе за счет послойной загрузки трубчатого реактора катализатором с варьирующейся активностью 118
3.5. Заключение 122
Заключение 123
Выводы 125
Список используемых обозначений 127
Список литературы 130
Список публикаций 140
Благодарности 141
Приложение 1 Корреляции для определения параметров тепло- и
массопереноса в НЗС 142
