Экспериментальное исследование тепловых режимов на зерне катализатора при гидрировании углеводородов

• Автор: Куликов, Александр Владимирович
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 122 с. : ил.

Введение

Глава 1. Литературный обзор в

1.1. Анализ литературных источников.

1.2. Постановка задачи исследования на реакторе с единичным зерном катализатора.

Глава 2. Исследование процесса газофазного гидрирования альфаметилстирола, бензола, ноктен1 в

2.1. Введение.

2.2. Экспериментальная часть

2.2.1. Экспериментальная установка и методика исследований

2.3. Результаты экспериментов.

2.4. Методика расчета перегрева зерна.

2.5. Заключение.

Глава 3. Исследование стационарных тепловых режимов орошаемого зерна катализатора в реакциях гидрирования углеводородов альфаметилстирол, 1октен.
3.1. Введение.
3.2. Экспериментальная часть
3.3. Орошение зерна катализатора в потоке водорода, насыщенного до равновесия парами угле водородов
3.3.1. Методика измерения температурного профиля вдоль оси цилиндрического зерна катализатора
3.3.2. Температурный профиль вдоль оси цилиндрического зерна катализатора при орошении его торца
3.3.3. Перегрев зерна при варьировании температуры потока, расхода жидкого АМС и ноктен1 для различных типов катализатора
3.4. Орошение зерна катализатора в потоке водорода гистерезис.
3.5. Орошение зерна катализатора в потоке водорода, частично насыщенного парами
3.6. Исследование динамики сушки зерна зажигания и залива потухания.
3.7. Заключение.
Глава 4. Исследование реакции гидрирования углеводородов на зерне катализатора методами ЯМР томографии и термопарного зондирования. .
4.1. Введение.
4.2. Экспериментальная часть
4.2.1. Экспериментальная установка и методика исследований
4.2.2. Реактор с одиночным зерном и катализатора
4.2.3. Экспериментальные измерения, настройка и запуск установки.
4.3. Результаты экспериментов
4.3.1. Орошение зерна катализатора в отсутствии реакции
4.3.2. Орошение зерна катализатора в потоке водорода.
4.3.3. Влияние начального состояния зерна на перераспределение жидкой фазы при его орошении в потоке водорода.
4.3.4. Орошение зерна в потоке водорода, частично насыщенного парами АМС.
4.3.5. Режим колебаний температуры и содержания жидкости в грануле катализатора в
реакции гидрирования АМС.
4.4. Заключение
Глава 5. Реализация концепции частично смоченного зерна в подходах к созданию нового типа реактора.
5.1. Введение
5.2. Экспериментальная часть.
5.2.1. Основные принципы нового реактора.
5.2.2. Экспериментальная установка и методика исследований.
5.2.3. Реактор и катализатор.
5.2.4. Экспериментальная методика
5.3. Результаты экспериментов и обсуждение.
5.4. Заключение
Выводы.
Список литературы


На основе измерений перегрева зерна рассчитаны значения эффективных коэффициентов диффузии лимитирующего протекание реакции компонента и проведено сравнение с результатами расчетов по модели многокомпонентной диффузии. Разработана методика термопарного исследования тепловых режимов и распределений температур на зерне катализатора в условиях протекания экзотермических реакций. Экспериментально исследованы тепловые режимы орошаемого зерна катализатора, обдуваемого водородом, насыщенным парами углеводородов, и чистым водородом. Тепловые режимы характеризуются гистерезисом и наличием критических точек зажигания и потухания. Используя прецизионную методику термопарного зондирования, в потоке водорода насыщенного парами альфаметилстирола в зависимости от подаваемого на зерно расхода жидкости, измерено распределение температур по длине зерна. На основе методов ЯМР томографии и термопарного разработана экспериментальная методика визуализации распределения жидкой фазы внутри пористого зерна катализатора в ходе протекания на нем экзотермической реакции гидрирования. На основе разработанной методики внутри зерна визуально зарегистрирована динамика автоколебаний содержания жидкой фазы, которая коррелирует с температурной динамикой. Разработан новый тип каталитического реактора, сочетающий высокую производительность проведения реакции гидрирования на зерне в газовой фазе и условия хорошего теплосъема с поверхности зерна жидкостью с одновременным ее испарением. Теоретнческое значение исследования. Полученные экспериментальные результаты использованы в разработке математических моделей, построении теории образования и развития горячего пятна в слое катализатора. Полученные результаты могут быть использованы при разработке безопасных и эффективных, новых и модернизации действующих промышленных реакторов с неподвижным орошаемым слоем катализатора. Разработанная на основе ЯМР томографии методика визуализации распределения жидкой фазы внутри зерна и в слое позволила получить важную информацию о механизмах взаимодействия химических и фазовых превращений. Разработан реактор, совмещающий процессы испарения и газофазного гидрирования внутри пористой каталитической мембраны. Реактор позволяет на его принципе создавать безопасные, малогабаритные реактора с непрерывным циклом и высокой производительностью. Результаты экспериментальных исследований области протекания процесса газофазного гидрирования АМС, ноктен1, бензола на сухом зерне катализатора, при атмосферном давлении, в широком диапазоне температур. Результаты определения эффективного коэффициента диффузии на основе перегрева зерна относительно потока. Методика термопарного зондирования распределения температур по длине зерна катализатора. Результаты экспериментальных исследований стационарных состояний орошаемого зерна на верхней и нижней ветке гистерезисной петли в условиях обдува потоком водорода, насыщенного до равновесия парами углеводородов, и частично насыщенного водородом без паров. Результаты экспериментального исследования динамики автоколебаний содержания жидкой фазы и температуры внутри зерна в визуальном отображении с помощью методов ЯМР томографии. Конструкция и результаты испытаний реактора нового типа, использующего идею частично пропитанного зерна. Постановка задачи исследования. Планирование условий эксперимента. Разработка и изготовление экспериментальной установки. Выполнение экспериментов, обработка и анализ экспериментальных данных. Апробацией на конференциях. Воспроизводимостью экспериментальных данных. Точностью использованных приборов и методик. Сравнением экспериментальных данных автора с результатами других авторов. Апробированной методологической основой. Применением комплекса взаимодополняющих методов метод ЯМР томографии дополнялся методом термопарного зондирования. Использованием отработанных методик. Апробация работы. V. iv, i, А. В. iv, V iiv, А. Е. , , xi vii i vi i , . I. . I, . V. iv, iv, V iiv, i i iv vi , i 4 I. V. iv, i, V iiv, i ii iiV xi i i , i XV Ii i , ii, i, ,.