Моделирование каталитических процессов с переменными свойствами реакционной среды

• Автор: Балаев, Александр Всеволодович
• Шифр специальности: 02.00.15
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 253 с.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. РЕАКЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ

ГАЗОВАЯ ФАЗА ТВЕРДАЯ ФАЗА

1.1. Алкилирование 3,5ксиленола метанолом

1.2. Дегидрирование бутенов и метилбутенов

1.2.1. Дегидрирование бутиленов на катализаторе КД

1.2.2. Дегидрирование метилбутенов на катализаторе К1.3. роцессы парциального окисления

1.3.1. Получение пиромеллитового диангидрида

в реакторе с неподвижным слоем катализатора

1.3.2. Парциальное окисление сероводорода в реакторе с псевдоожиженным слоем катализатора
ГЛАВА 2. ТОПОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ
2.1. Пассивация никельсиликатных катализаторов
2.2. Окислительная регенерация катализаторов ГЛАВА 3. РЕАКЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ
ГАЗОЖИДКОСТНАЯ ФАЗА ТВЕРДАЯ ФАЗА
3.1. Гидрирование апинена в циспинан
3.2. Олигомеризация аметилстирола
ГЛАВА 4. МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ КАТАЛИТИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
4.1. Разработка кинетических моделей
4.2. Математические модели химических реакторов
4.3. Численные методы решения систем уравнений математического описания
4.4. Оптимизация процессов с ограничениями
на фазовые переменные ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Показатели реакции на рис. ДМФ 2 селективность образования 2. ДМФ 4 содержание в адкилате 2. ТМФ 5 содержание п алкидагс 2,3,5,6ТГМФ
Дозирование в сырье воды в количестве 0. ДМФ табл. ТМФ, также как и при увеличении массовой скорости. Следовательно, в присутствии воды замедляются все протекающие в процессе метилирования реакции. Таблица 1. М.С. Состав алкилата, мол. При метилировании 3,5ДМФ в присутствии катализаторов наблюдается расходование части метанола в реакциях газообразования, в результате которых образуются водород, метан, оксид и диоксид углерода. На рис. ДМФ в присутствии СТК1 от условий реакции. Как видно из приведенных данных, повышение температуры с 0 до 0С приводит к увеличению содержания газов с 1,5 до 8,5мас. Аналогичная зависимость наблюдается при снижении м. Рис. Кинетические исследования алкилирования 3,5диметил фенола метанолом в присутствии СТК1 проводили в реакторе с виброожиженным слоем катализатора, математическое описание которого представляется системой уравнений 484. Схема
р1оо2со5об Р2 оо2V о7. Проведенные экспериментальные исследования позволяют представить следующую семистадийную схему химических превращений процесса метилирования 3,5ДМФ на железохромовом катализаторе СТК1 ,,, схема 1. Схема химических превращений включает в себя необратимые реакции Салкилирования 3,5ДМФ и 2,3,5ТМФ стадии 1 и 4, Оалкилирования 3,5ксиленола стадия 2 и изомеризации 3,5ДМ А стадия 3, обратимые реакции диспропорционирования стадии 5,6 и реакцию крекинга метанола до газообразных продуктов стадия 7. С1С2 С5С8 о2к2Х1Х22 ССб с7с8 ОбкбХ,Хбк9Хз Х72 о. Х концентрации компонентов, мольные доли X 3,5ДМФ Х2 метанол Х3 2,3,5ТМФ Х4 2,3,5,6ТТМФ Х5 3,5ДМА Х6 ГГМФ без Х3 Х7 ХДМФ без х Х8 вода, Х9 сумма газообразных продуктов ХСС0, Су С0 концентрации компонентов мольная плотность реакционной смеси, мольл i скорости химического превращения, мольлс УСо. Торможение химических реакций парами воды учитывается знаменателем 7, 1 ЬадСХ8. Найденные при решении обратной кинетической задачи численные значения кинетических параметров приведены в табл. Константы табл. К соотношениями крКгС, 01, 2, 4, 5, 8, 9, размерность К лмольс1 к3К3 с1 к7К7 С,1, размерность К7 лумольУс. Начиная с табл. Таблица 1. Наконец, скорости химического превращения У4 имеют размерности моль или кмоль, отнесенные к единице объема или массы катализатора, а приведенные размерности скоростей С0УС имеют размерность обратного времени. Пересчет констант для всех кинетических моделей, приводимых в работе, для любой температуры производится через выбранную опорную температуру ТОП0С или 3 К по формулам 1. Ть. Т I
1. Кинетическая модель 1. Исключение составляют Х5, Х6 и Х7 ошибка описания на порядок выше, концентрация которых в реакционной массе не превышает 0,1 . Таблица 1. Темпе ратура, С М. Состав алкилата, мол. При оптимизации режимов работы реактора управляющими параметрами являются мольное соотношение метанол 3,5ксиленол , массовая скорость подачи К, входная температура Т0. Температура хладагента Тх, используемого для теплосьема, принята среднепостоянной Тх 0С. В качестве целевой функции выбран удельный выход целевого продукта С, кгкг. При поиске оптимальных режимов с помощью математического описания 48, 49 и 4 учитывались ограничения, накладываемые на максимальную температуру в реакторе Тмах, С и выход побочных продуктов К, кгкгкт гетра и пентаметилфенолов. Полученные при регрессионном аншшзе уравнения воспроизводят данные математического эксперимента с относительной погрешностью не выше 2. В результате проведенной оптимизации ,,, определены следующие управляющие параметры 4. Р1. Т00С. Режимные показатели процесса равны С0. Тмах0С, 0. Процессы дегидрирования бутенов и метилбутенов используются для получения бутадиена и изопрена мономеров для производства различных каучуков. Бутадиен1,3 дивинил является основным мономером промышленности синтетического каучука. На его основе получают бутадиеновые, бутадиенстирольные, бутадиенаметилстирольные, бутадиеннитрильные каучуки и латексы.