Preview

Математика и математическое моделирование

Расширенный поиск

Нестационарные эффекты в реакторе Фишера-Тропша с неподвижным слоем частиц катализатора

Полный текст:

Аннотация

На основе анализа малых возмущений температуры в реакторе Фишера-Тропша с неподвижным слоем гранул катализатора исследуются сценарии потери тепловой устойчивости. Установлены два сценария потери тепловой устойчивости реактора. Во-первых, возможна потеря тепловой стабильности внутри каталитических гранул, приводящая к росту их температуры. Во-вторых, неконтролируемое увеличение температуры в объеме реактора. Границы, термической стабильность получены на основе решения задач на собственные значения для сферических гранул катализатора и цилиндрического реактора. Моделируются процессы диффузионного торможения в порах гранул, тепловыделение в объеме гранул и охлаждение стенок реактора. Оценки границ термической стабильности сопоставляются с результатами численного моделирования нестационарного поведения температур и концентрации синтез-газа.

DOI: 10.7463/mathm.0115.0777093

Об авторах

И. В. Деревич
МГТУ им. Н.Э. Баумана
Россия


Д. Д. Галдина
МГТУ им. Н.Э. Баумана
Россия


Список литературы

1. Сторч Г., Голамбик Н., Андерсон Р. Синтез углеводородов из окиси углерода и водорода: пер. с англ. М.: Изд-во иностранной литературы , 1954. 516 c

2. Steynberg P., Dry M.E., Davis B.H., Breman B.B. Ch. 2. Fischer-Tropsch Reactors Studies // In: Fischer-Tropsch Technology / ed. by A. Steynberg, M. Dry. Elsevier, 2004. P. 64-195. (Ser. Surface Science and Catalysis; vol. 152.). DOI: 10.1016/S0167-2991(04)80459-2

3. Козюков Е.А., Крылова А.Ю., Крылова М.В. Химическая переработка природного газа. М.: Изд-во МАИ , 2006. 184 с

4. Warden R.B., Aris R., Amundson N.R. An Analysis of Chemical Reactor Stability and Control-VIII: The Direct Method of Lyapunov. Introduction and Applications to Simple Reactions in Stirred Vessels // Chemical Engineering Science. 1964. Vol. 19, no. 3. P. 149-172. DOI: 10.1016/0009-2509(64)85027-2

5. Strozzi F., Alo´s M.A., Zaldi´var J.M. A Method for Assessing Thermal Stability of Batch Reactors by Sensitivity Calculation Based on Lyapunov Exponents: Experimental Verification // Chemical Engineering Science. 1994. Vol. 49, no. 24. P. 5549-5561. DOI: 10.1016/0009-2509(94)00302-5

6. Dubljevic S., Kazantzis N. A new Lyapunov Design Approach for Nonlinear Systems Based on Zubov’s method // Automatica. 2002. Vol. 38, no. 11. P. 1999-2007. DOI: 10.1016/S0005-1098(02)00110-3

7. Özkan L., Kothare M.V. Stability Analysis of A Multi-Model Predictive Control Algorithm with Application to Control of Chemical Reactors // Journal of Process Control. 2006. Vol. 16, no. 2. P. 81-90. DOI: 10.1016/j.jprocont.2005.06.013

8. Himmelsbach W., Houlton D., Ortlieb D., Lovallo M. New Advances in Agitation Technology for Exothermic Reactions in Very Large Reactors // Chemical Engineering Science. 2006. Vol. 61, no. 9. P. 3044-3052. DOI: 10.1016/j.ces.2005.10.059

9. Maestri F., Rota R. Temperature Diagrams for Preventing Decomposition or Side Reactions in Liquid-Liquid Semibatch Reactors // Chemical Engineering Science. 2006. Vol. 61, no. 10. P. 3068-3078. DOI: 10.1016/j.ces.2005.11.055

10. Pao V. Asymptotic Stability of Reaction-Diffusion Systems in Chemical Reactor and Combustion Theory // Journal of Mathematical Analysis and Applications. 1981. Vol. 82, no. 2. P. 503-526. DOI: 10.1016/0022-247X(81)90213-4

11. Drake J.A., Radke C. J., Newman J. Transient Linear Stability of a Simons-Process Gas-Liquid Electrochemical Flow Reactor Using Numerical Simulations // Chemical Engineering Science. 2001. Vol. 56, no. 20. P. 5815-5834. DOI: 10.1016/S0009-2509(01)00268-8

12. Ojeda M., Nabar R., Nilekar A., Ishikawa A., Mavrikakis M., Iglesia E. CO Activation Pathways and the Mechanism of Fischer-Tropsch Synthesis // Journal of Catalysis. 2010. Vol. 272, no. 2. P. 287-297. DOI: 10.1016/j.jcat.2010.04.012

13. Borg O., Eri S., Blekkan E.A., Storster S., Wigum H., Rytter E., Holmen A. Fischer-Tropsch synthesis over γ-alumina-supported cobalt catalysts: Effect of support variables // Journal of Catalysis. 2007. Vol. 248, no. 1. P. 89-100. DOI: 10.1016/j.jcat.2007.03.008

14. Derevich I.V., Ermolaev V.S., Zolnikova N.V., Mordkovich V.Z. Modeling the Thermal and Physical Properties of Liquid and Gas Mixtures of Fischer-Tropsch Synthesis Products // Theoretical Foundations of Chemical Engineering. 2011. Vol. 45, no. 2. P. 221-226. DOI: 10.1134/S0040579511020060


Для цитирования:


Деревич И.В., Галдина Д.Д. Нестационарные эффекты в реакторе Фишера-Тропша с неподвижным слоем частиц катализатора. Математика и математическое моделирование. 2015;(1):18-35.

For citation:


Derevich I.V., Galdina D.D. Transient Effects in Fischer-Tropsch Reactor with a Fixed Bed of Catalyst Particles. Mathematics and Mathematical Modeling. 2015;(1):18-35. (In Russ.)

Просмотров: 218


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2412-5911 (Online)