Введение
ГЛАВА 1. Современные тенденции применения мембранных технологий для производства промышленно-важных мономеров . 12
1.1. Анализ тенденций производства в России промышленно-важных мономеров 12
1.2. Способы получения мономеров
1.2.1. Дегидрирование углеводородов 15
1.2.2. Окислительное дегидрирование углеводородов 18
1.3. Мембраны и мембранно-каталитические реакторы 20
1.3.1. Типы мембран и мембранно-каталитических реакторов 20
1.3.2. Мембранно-каталитические реакторы для процессов дегидрирования. Особенности устройства мембранно-каталитических реакторов 26
1.4. Математическое моделирование мембранных реакторов 33
1.4.1. Моделирование процессов массопереноса 36
1.4.2. Моделирование процессов теплопереноса 42
1.4.3. Учет изменения объема реакционной среды 44
1.5. Постановка цели и задач исследования 46
ГЛАВА 2. Характеристика объекта исследования, исходных материалов, методология и методы диссертационного исследования 49
2.1. Характеристика объекта исследования, исходных материалов 49
2.1.1. Каталитический мембранный реактор с плотной мембраной 49
2.1.2. Каталитический мембранный реактор с пористой мембраной 50
2.2. Методология и методы диссертационного исследования 51
2.2.1. Метод математического моделирования химических реакторов 51
2.2.2. Математическая модель каталитического мембранного реактора. Вариант плотной мембраны 52
2.2.3. Математическая модель каталитического мембранного реактора. Вариант пористой мембраны 57
2.2.4. Определение параметров математической модели 60
2.2.5. Расчет конверсии углеводородов и селективности по целевым продуктам реакции 63
2.2.6. Алгоритм решения уравнений математической модели 65
2.2.7. Программа для реализации разработанного алгоритма 68
2.2.8. Верификация математической модели 68
Выводы по главе 2 69
ГЛАВА 3. Дегидрирование алканов на примере этана и пропана 70
3.1. Дегидрирование этана 70
3.1.1. Кинетика и термодинамика процесса 70
3.1.2. Кинетика для реакции окисления водорода во внешней части каталитического мембранного реактора 71
3.1.3. Теоретическая оптимизация процесса дегидрирования этана в каталитическом мембранном реакторе
3.1.3.1. Определение оптимального типа реактора 72
3.1.3.2. Определение оптимальных параметров процесса дегидрирования этана 77
3.1.4. Верификация математической модели 80
3.2. дегидРирование пропана 83
3.2.1. Кинетика и термодинамика процесса 83
3.2.2. Оценка влияния внутренней и внешней диффузии в процессе дегидрирования пропана 84
3.2.3. Теоретическая оптимизация процесса дегидрирования пропана для плотной мембраны 3.2.3.1. Определение оптимального типа реактора 86
3.2.3.2. Определение оптимальных параметров процесса дегидрирования пропана 91
3.2.4. Теоретическая оптимизация параметров пористой мембраны 98
Выводы по главе 3 103
ГЛАВА 4. Дегидрирование этилбензола 105
4.1. Кинетика и термодинамика процесса 105
4.2. Теоретическая оптимизация процесса дегидрирования этилбензола для плотной мембраны 1 4.2.1. Определение оптимального типа реактора 107
4.2.2. Определение оптимальной температуры наружной стенки реактора
4.3. Теоретическая оптимизация параметров пористой мембраны 114
4.4. Сопоставление плотной и пористой мембран 118
Выводы по главе 4 119
ГЛАВА 5. Математическое моделирование промышленного мембранного реактора дегидрирования пропана 121
5.1. Определение пределов варьирования параметров 121
5.2. Оценка степени использования зерна катализатора 124
5.3. Формулирование критериев оптимизации 126
5.4. Исследование влияния параметров процесса при заданных критериях оптимизации.. 127 5.5. Критерии оптимизации и их связь с производительностью процесса дегидрирования пропана в мембранном реакторе 136
5.6. Определение конструктивных характеристик мембранного реактора мощностью 500 тонн пропилена в год 137
Выводы по главе 5 140
Заключение 141
Выводы 143
Благодарности 145
Список обозначений и сокращений 146
Список литературы
