Введение
1. Оглавление 1
2. Введение 4
3. Литературный обзор 7
3.1. Вступление 7
3.2. Реакции, протекающие при периодических изменениях состава реакционной смеси 10
3.2.1. Одномаршрутные реакции 10
3.2.2. Многомаршрутные реакции 26
3.2.3. Парциальное окисление и окислительное дегидрирование 29
3.2.4. Заключение 35
3.3. Каталитические реакции в условиях периодического изменения давления реакционной смеси 36
3.4. Каталитические процессы и технологии, использующие нестационарное состояние катализатора 37
3.4.1. Селективное каталитическое восстановление (СКВ) оксидов азота 38
3.4.2. Глубокое окисление летучих органических примесей 39
3.4.3. Получение серы методом Клауса 44
3.4.4. Низкотемпературное разложение сероводорода 47
3.4.5. Окисление диоксида серы 48
3.4.6. Получение водорода из углеводородов 49
3.4.7. Анаэробное сжигание метана. 51
3.4.8. Синтез HCN 51
3.4.9. Очистка автомобильных выхлопов 52
3.4.10. Другие процессы 53
3.4.11. Заключение 54
3.5. Общие выводы к литературному обзору 55
4. Теоретические основы разработки процессов с нестационарным состоянием катализатора 57
4.1. Введение 57
4.2. Построение математической модели 60
4.2.1. Материальные балансы 60
4.2.2. Процессы массопереноса в грануле и слое катализатора 66
4.2.3. Энергетический (тепловой) баланс 68
4.2.4. Пример построения модели процесса 73
4.2.5. Определение параметров модели 76
4.2.6. Численные методы решения моделей 78
4.3. Заключение 80
5. Исследования нестационарной кинетики каталитических реакций 83
5.1. Введение 83
5.2. Глубокое окисление летучих органических соединений (ЛОС) на оксидных катализаторах 84
5.2.1. Окисление кумола на Al/Cu/Cr-оксидном катализаторе 84
5.2.2. Окисление стирола на Al/Mn-оксидном катализаторе 92
5.3. Окисление СО на Fe-Sb катализаторе 94
5.4. Селективное окисление бутилена в бутадиен 100
5.5. Низкотемпературное разложение сероводорода 109
5.5.1. Введение 109
5.5.2. Экспериментальные исследования 111
5.5.3. Термодинамика реакции разложения сероводорода 115
5.6. Применение нестационарного подхода для описания стационарных режимов протекания каталитических реакций - селективное окисление H2S в серу 121
6. Моделирование процессов с нестационарным состоянием катализатора 127
6.1. Адсорбционно-каталитический реверс-процесс (АКРП) для очистки газов от органических примесей 127
6.1.1. Математическое моделирование динамики процессов на зерне катализатора в адсорбционно-каталитическом режиме 127
6.1.2. Моделирование динамики неподвижного слоя катализатора в адсорбционно-каталитическом режиме 132
6.1.3. Моделирование режима регенерации в режиме с реверсом потока газов 147
6.1.4. Заключение 150
6.2. Моделирование традиционного реверс-процесса с учетом нестационарности состояния катализатора 152
6.3. Окисление диоксида серы 154
6.3.1. Введение 154
6.3.2. Кинетическая модель 155
6.3.3. Математическая модель 156
6.3.4. Результаты моделирования 158
6.3.5. Заключение 163
6.4. Низкотемпературное разложение сероводорода 164
6.5. Осуществление селективных экзотермических реакций в нестационарном режиме 167
6.5.1. Введение 167
6.5.2. Математическая модель и методика моделирования 168
6.5.3. Стационарный режим 171
6.5.4. Нестационарный режим - «прямой» фронт 173
6.5.5. Нестационарный режим - «обратный» фронт 176
6.5.6. Сопоставление результатов моделирования 180
6.5.7. Численное моделирование процесса окислительного дегидрирования пропана в пропилен с раздельной подачей реагентов 182
6.6. Реверс-процесс Клауса 186
6.6.1. Введение 186
6.6.2. Построение математической модели процесса 186
6.6.3. Математическое моделирование процесса 196
6.6.4. Сравнение стационарного и нестационарного процессов 210
7. Разработка технологии процессов с изменяющимся состоянием катализатора 213
7.1. Адсорбционно-каталитический реверс-процесс (АКРП) для очистки газов от летучих органических соединений 213
7.1.1. Технологическая схема процесса 213
7.1.2. Оценка эффективности процесса 214
7.1.3. Пилотные испытания процесса 216
7.1.4. Опытно-промышленная апробация АКРП 219
7.1.5. Ресурсные испытания катализатора ИК-12-40 221
7.2. Процесс окисления органических примесей в мультидисперсном адсорбционно-каталитическом слое 246
7.3. Процесс окисления диоксида серы 248
7.3.1. Разработка технологической схемы 248
7.3.2. Пилотные испытания процесса 249
7.4. Процесс низкотемпературного разложения сероводорода 253
7.4.1. Примерные технологические схемы процессов очистки 253
7.4.2. Энергетические параметры технологии 255
7.4.3. Экспериментальное исследование хемосорбентов в процессе обессеривания природного газа в топливных процессорах 257
7.4.4. Технологическая конъюнктура процесса 261
7.4.5. Производство водорода для топливных элементов из сероводорода 262
7.5. Технология реверс-процессов Клауса 264
7.5.1. Введение 264
7.5.2. Реверс-процесс Клауса с теплоотводом 267
7.5.3. «Двойной» реверс-процесс Клауса 270
7.5.4. Схема типа «кольцо» 273
7.5.5. Технико-экономический анализ нестационарных процессов Клауса 275
7.5.6. Опытно-промышленные испытания реверс-процесса Клауса 276
8. Заключение 278
Выводы 285
