Использование рециркуляции для повышения селективности сложных химических реакций

• Автор: Истомина, Ольга Юрьевна
• Шифр специальности: 05.17.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 119 с. : ил.

Введение
Литературный обзор
1. Рециркуляция - основа построения прогрессивных химических 6 технологий.
1.1. Рециркуляционные процессы.
1.2. Рециркуляция в ректификационных системах разделения.
1.3. Методы исследования рециркуляционных систем.
1.3.1. Численные методы исследования рециркуляционных 15 процессов.
1.3.2. Качественные методы исследования рециркуляционных

процессов.
1.4. Постановка задачи исследования.
2. Анализ влияния температуры и катализатора на конверсию и селективность обратимых последовательных реакций.
2.1. Динамическая система реактора идеального смешения периодического действия.
2.2. Динамическая система реактора идеального вытеснения.
2.3. Математическая модель проточного реактора идеального смешения.
2.4. Влияние катализатора на конверсию и селективность.
2.4.1. Анализ влияния катализатора.
2.4.2. Анализ влияния температуры.
3. Использование рециркуляции для увеличения конверсии и селективности обратимых последовательных химических реакций.
3.1. Математические модели для аналитического определения стационарных состояний рециркуляционных систем.
3.2. Использование рециркуляционных комплексов для повышения конверсии и селективности.
3.3. Использование рециркуляции побочных продуктов для увеличения селективности.
3.4. Эволюция стационарных состояний рециркуляционной системы при распределениях температур кипения компонентов
3.5. Определение минимального объема реактора.
3.6. Математическое моделирование рециркуляционных систем.
,0 ^ *0 , о
3.6.1. Случай распределения температур кипения А ‘со с**'
3.6.2. Случай распределения температур кипения ‘л<‘в<‘г
4. Общая математическая модель рециркуляционной системы.
4.1. Построение математической модели.
4.2. Использование математической модели на примере рециркуляционного реакционно-ректификационного процесса.
5. Разработка процесса получения 2-метоксипропена.
5.1. Рачсёт рециркулирующих потоков.
5.2. Анализ фазового равновесия реакционной смеси.
5.3. Синтез принципиальной технологической схемы.
5.4. Численное моделирование процесса.
Выводы.
Список используемой литературы.

Введение
Основными технологическими показателями эффективности протекания реакционных процессов являются значения конверсии и селективности [1]. Наличие кинетических затруднений (низкая скорость химической реакции), а также ограничений, связанных с химическим равновесием, не позволяет в ряде случаев достичь в химическом реакторе одновременно высоких значений указанных показателей [2-4]. В связи с этим для увеличения конверсии и селективности возможно использование рециркуляционных систем, состоящих из химического реактора и подсистемы разделения [5,6]. В таких системах, независимо от имеющихся кинетических затруднений и термодинамических ограничений, использование рециркуляции позволяет одновременно получать высокие значения конверсии и селективности [7-10]. Снижение количества побочных продуктов, в свою очередь, приводит к уменьшению числа аппаратов, входящих в подсистему разделения и, как следствие, к упрощению технологической схемы в целом [1,2].
Учитывая высокие потенциальные возможности использования рециркуляции для интенсификации реакционных процессов, исследования, связанные с разработкой теоретических основ и практического использования рециркуляции, являются весьма актуальными.
В связи с чем целью данной работы является разработка и теоретическое обоснование подхода к увеличению конверсии и селективности сложных химических реакций, базирующегося на использовании рециркуляции как реагентов, так и продуктов побочных реакций.
Диссертационная работа состоит из введения и 5 глав.
Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы цели и задачи исследования.

Рис. 2.9. Пути реакции при различных значениях констант скорости.
Рис. 2.10. Пути реакции при различных значениях констант скорости.
В этом случае изменение температуры в диапазоне от т, до Тъ приводит либо к увеличению конверсии, но снижению селективности (кривая (1) на рис. 2.9), либо к увеличению селективности, но снижению конверсии (кривая (3) на рис. 2.10). При температуре тг оба показателя имеют низкие значения (кривая (2) на рис. 2.10).
Все результаты, полученные выше для реактора идеального смешения периодического действия, будут справедливы и для случаев использования реактора идеального вытеснения и проточного реактора идеального смешения.
Из проведенного выше имитационного моделирования влияния температуры и катализатора на конверсию и селективность обратимых параллельных и последовательных реакций следует, что во многих случаях не удается выбрать оптимальные условия (температура и тип катализатора) проведения процесса, обеспечивающие одновременно высокие показатели по конверсии и селективности. Для преодоления указанных затруднений может быть использован подход, предполагающий рециркуляцию реагентов и продуктов побочных реакций.