Введение к работе
Актуальность проблем. Для расчета и проектирования химических реакторов, а также их усовершенствования широко применяются методы математического моделирования. Математические модели необходимы для разработк.. новых конструкций аппаратов, выбора оптимальных режимов* их работы и создания АСУТП. При построении математических моделей пр; 'очных реакторов, в частности необходимы сведения о режиме течения газовой смеси через реактор.
Принято различать предельные режимы течения: идеального вытеснение и идеального смешения. Однако, реальные аппараты могут работать только в режимах более или менее приближающихся к' предельным. Поэтому для описания режимов используются одномерная диффузионная модель, учитывающая продольное переме1 -вание, двумерная диффузионная модель, учитывающая также радиальное перемешивание, ячеечная модель и комбинированные модели.
Для построения модели проточного реактора , обычно предполагают, что в реакторе устанавливается один из вышеперечисленных режимов течения, основное внимание уделяют-подбору кинетической модели происходящего в реакторе химического провеса. Существенно при этом, что для успешного моделирования выоранныГ; режим точения газовой смеси должен быть адекватен реальному ре-жиму, установившемуся в реакторе.
В настоящее время представляет интерес моделирование работы реакторов с мембранными катализаторами, характерной особенностью которых является то, что они по воляют выводить компоненты реакционной смеси из реакционной зоны или вводить их в е неё. В связи с этим увеличивается селективность катализатора, глубина превращения и скорость реакции, снижается расход энергии. Кроме того, реакторы с мембранным катализатором позволяют осуществить сог>пя«сение реакций, в одной из которых получается, 5 в другой потребляется вещество, ппоникавдее через мембрану. Сказанные свойства реакторов с мембранными катализаторами ис-іользуются для превращения углеводородов различных классов, :пиртов и других соединений при подаче или отводе водпоода че-?ез мембранный катализатор, для получения особо чистых веществ, юномеров синтетических материалов, полупродуктов витаминов, лекарственных препаратов и красителей. .
Существуют универсальные, но довольно сложные методы оп-ределе-чя режима течения газов через проточные реакторы. Нами едлагветг,'! более простой ме"^ц исследования характера течения газовой смеси, который применим для реактосов с избирательно проницаемой мембраной, а также с мембраной, выпо^ляю-щей функцию катализатора. В соответствии с предлагаемым методом для определения характера течения газа в данном реакторе нужно зн \'ъ параметры проницаемости мембраны, которые обычно измеряются в качестве одной из технологических характеристик реактора с мембраной. Затем, варьируя условия работы реактора (объемную скорость, давление, температуру и т.д.), с помощью предлагаемого метода можно идентифицировать режим течения газовой смеси в иссл "уемом реакторе.
Цель работы. Создание метода иденг фикации режима течения газовой смеси в прс очном pes. горе с полупроницаемой м. л-браї й. Проверка эффективности предложенного метода на ^онове экспериментальных данных для модели идеального смешения и идеального "вытеснения, а также модели промежуточного режима, учитывающей продольное '. іремешивание.
Научная новизна работы. Впервые для определения режима течения газов .через проточный реактор с полупроницаемой мембраной использована математическая ; дель водородопроницаемо-сти через мембрану.
Разработан математический аппарат исследования режима течения газовой с эси, позволяющий строить адекватные модели макрокинетики для реакторов с мембранным^ катализаторами.
Предложен алгоритм поиска коэффициентов и регуляризован-ных решений "истемы обыкновенных дифференциальных уравнений второго порядка, описывавшей диффузионный режим работы реак- . тора с полупроницаемой мембраной.-
Практическая ценность работа. Возможность использования результатов работы для математического описания работы промышленных реакторов с полупроницаемыми мембранами. Создан комплекс програм. , позволяющий автоматизировать процесс опредете-Ш'ч 'режима тече ни; газовой-смеси в лроточном реакторе с мембранным катализатором.
Апробация работы. OcHoi..je результаты работы докладывались и обсуждались на ІУ, У, XI научных конференциях молодых ученых и специалистов Университета дружбы народов (1981, 1982, 1.ГО гг.), на Всесоюзной конференции ""етоды кибернетики в
химии и химической технологии" (Грозный, 1984 г.), на Всесоюзной ко їкзренции "Вычислительная физика и математическое моделирование" (Волгоград, 1% г.), а такяе на П научной конференции научно-учебного центра физико-химических методов исследования Университета дружбы народов (1989 г.). По материалам диссертации опубликовано 7 работ.
Объем работы. Диссертационная работа изложена на 146 стр. машинописного текста и состоит лз введения, 3 глав, общих выводов и приложения. Содержит Уб~ рисунков и 5~ таблиц. Библиография содержит S7 названий.
