Моделирование процесса парциального окисления сероводорода в реакторе с псевдоожиженным слоем катализатора

• Автор: Вайман, Елена Викторовна
• Шифр специальности: 02.00.15
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 108 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1. Методы очистки газов от сероводорода

1.1.1. Концентрирование сероводорода

1.1.2. Методы окислительного превращения

1.2. Катализаторы парциального окисления сероводорода.

1.3. Механизм и кинетические модели парциального

окисления сероводорода.

1.4. Задачи работы

Глава 2. РАЗРАБОТКА КИНЕТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ

ПАРЦИАЛЬНОГО ОКИСЛЕНИЯ СЕРОВОДОРОДА.
2.1. Анализ экспериментальных данных
2.2. Анализ механизмов парциального
окисления сероводорода.
2.3. Математическая обработка экспериментальных данных и дискриминация механизмов реакции
2.3.1. Математическое описание процесса
2.3.2. Определение кинетических параметров.
2.4. Термодинамический расчет парциального
окисления сероводорода
Глава 3. ПАРЦИАЛЬНОЕ ОКИСЛЕНИЕ СЕРОВОДОРОДА В РЕАКТОРЕ С ПСЕВДООЖИЖЕННЫМ СЛОЕМ КАТАЛИЗАТОРА.
3.1. Разработка математической модели.
3.2. Численные методы решения системы уравнений
3.2. математического описания.
3.3. Результаты вычислительного эксперимента
3.4. Технологические рекомендации.
ВЫВОДЫ
СПИСОК ПРИНЯТЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Г. Слинько, требует построения кинетической модели процесса и ее последующее использование для расчета оптимальных характеристик реактора. Цель работы. Моделирование процесса парциального каталитического окисления сероводорода в псевдоожиженном слое катализатора. Расчет пусковых режимов каталитического процесса. Научная новизна. Проведен анализ трех возможных механизмов протекания реакции парциального окисления сероводорода. На основе механизма, учитывающего диссоциативную адсорбцию кислорода, построена детальная кинетическая модель реакции. На базе экспериментальных данных решена обратная кинетическая задача и определены кинетические параметры, которые в рамках идентифицированной схемы протекания реакции удовлетворительно описывают измерения. Разработана принципиально новая нестационарная двухфазная диффузионная модель реактора с псевдоожиженным слоем катализатора, учитывающая изменение реакционного объема и возникающий при этом дополнительный тепломассоперенос за счет стефановского потока. Практическая значимость. На основе математической модели проведен вычислительный эксперимент, рассчитаны пусковые режимы процесса и определены режимные параметры, позволяющие достичь практически 0 конверсии сероводорода при его различных начальных концентрациях. Применительно к процессу парциального окисления сероводорода модифицирован комплекс прикладных программ для расчета химикотехнологических процессов с изменяющимися свойствами реакционной среды в реакторах с псевдоожиженным слоем. Проведен расчет теплового баланса на стадиях выделения серы и рекуперации тепла реакции для подогрева входного потока и предложен вариант принципиальной технологической схемы осуществления процесса. Выбор способа очистки от сероводорода зависит от состава очищаемого газа, количества сероводорода и требований к степени очистки. Методы очистки газов от сероводорода традиционно подразделяют на три основные группы адсорбционные, абсорбционные и окислительные 13. Первые две группы методов позволяют только концентрировать сероводород, для получения товарных продуктов необходимо сочетание этих методов с окислительным превращением 4. Концентрирование извлекаемого из газов сероводорода осуществляется методами адсорбции и физической абсорбции. Адсорбция. Применение твердых адсорбентов для очистки газов оказывается экономически оправданным в том случае, если содержание Н в газе невелико или объемы перерабатываемых газов небольшие. Степень извлечения сероводорода активированным углем может достигать ,5 5. Сорбционные свойства углей повышаются за счет введения в их состав оксидов некоторых металлов, например, меди, хрома, железа, никеля, марганца, кадмия. В этом случае активированный уголь может выполнять функции не только адсорбента, но и катализатора окисления на стадии регенерации. Для очистки газов от сероводорода и их осушки широко применяют природные и искусственные цеолиты СаА, ЫаХ, ИаА. Известное преимущество цеолитов заключается в их определенной селективности извлечения по отношению к 2 в присутствии СО2. Исследовано поглощение примесей сероводорода и диоксида серы из газовоздушных смесей различными волокнистыми и зернистыми углеродными сорбентами, приготовленными на основе технических углеродных материалов 6. III II II iII. Физическая абсорбция. В настоящее время основными при очистке газов от сероводорода остаются процессы с применением водных растворов аминов. ДЭА, а также их смеси с другими растворителями, такими как метанол, метилпирролидон, тетрагидрофуриловый и бензиловый спирты. МДЭА 7. До последнего времени в мировой практике процесс сероочистки с использованием МДЭА применяли исключительно для обессеривания малосернистых газов. В настоящее время он реализован в промышленном масштабе для очистки высокосернистых газов на Оренбургском ГПЗ. Основным направлением интенсификации процессов сероочистки явилась разработка новых композиций абсорбентов на основе МДЭА и ДЭА . К числу алканоламинов, широко используемых для очистки от сероводорода, относится дигликольамин ДГА, или диэтиленгликольамин.