Введение к работе
Актуальность работы. Каталитическая очистка газовых
зыбросов, осуществляемая посредством дожигания горючих вредных
іримесей, является эффективным способом защиты окружающей среды.
фактическая привлекательность осуществления этого процесса в
ідиабатических реакторах связана с простотой его
шаратурно-технологического оформления, эксплуатация установок
вталитического обезвреживания газовых выбросов осложнена
влениями затухания или перегрева слоя катализатора при колебаниях
ходных параметров и требует принудительной стабилизации теплового
ежима. Разработка системи управления требует в свою очередь
яания динамических характеристик реактора. Из-за отсутствия таких
яаний на практике вынуждены осуществлять процесс на установках
зрмокаталитического обезвреживания, которые оснащаются горелками
топливным газом, предназначенными для сглаживания пульсаций
іплового режима. Однако это ведет к дополнительным
іергозатратам.
В научной литературе имеется большое количество работ, священных математическому моделированию адиабатических італитических реакторов. Однако анализ этих работ показывает, о подходы к разработке алгоритмов управления процессом в стоящее время отсутствуют.
Цель работа. Исследование диапазана флуктуации входных раметров, не выводящих реактор из внешнедиффузионного режима; зработка критериев, определяющих условия срыва этого режима; учение влияния тепло- физических и гидродинамических свойств итемы, активационннх параметров и теплового эффекта химической акции на диапазон допустимых флуктуации входных параметров; зледование требований к быстродействию регулируициз устройств.
Научная новизна. Методом математического моделирования на основе двухфазной диффузионной модели исследованы особенности динамики ьнешнедиффузионного режима процесса каталитического обезвреживания газовых выбросов при изменяющихся во времени значениях входных параметров.
1) Установлено, что в пространстве входных параметров существует
область, все динамические изменения внутри которой как пс
амплитуда, так и по длительности нэ выводят реактор и:
шешедиффузионного режима и носят обратимый характер. Лолучень
приближенные аналитические выражения для границ этой области.
2) Изучены закономерности " изменения границ соласті
внешэдиффузионных режимов от скорости газч на входе в реактор і
геометрии аппарата (шахтного и радиального типов). Показано. чт<
при уменьшении скорости газа рабочая область внешнедиффузионны
режимов расширяется.
3) Получены приближенные аналитические выражения для расчет
критической длительности воздействия импульса понижение
концентрации и температуры, позволяющие сформулировать требование
предъявляемые к инерционности автоматических регулирупщ
устройств.
4) Сформулирован способ аьализа переходных процессов
каталитическом реакторе на фазовых диаграммах входных параметрі
"концентрация-температура" газа, который позволяет предсказыва'
состояние эволюции реактора вследствие динамического воздеистви.
не прибегая к решению нестационарной диффузионной модели,
зеклвчащийся в. сопоставлении взаимного положения меняющейся
временем рабочей точки значений входных параметров и крив
затухания.
Практическая ценность работы. Новые подходы и критерии шализа динамических рекимов могут быть использованы в инженерной фактике для разработки и проектирования установок каталитической зчистки.
Рассчитан реактор каталитического дожита и выданы эекомендации для проектирования установки обезвреживания газовых выбросов от примесей этилена и оксида углерода производства ДХЭ жислительным хлорированием этилена на Саянском АО "Химпром".
Автор защищает:
1. Новый подход .и критерии анализа динамических рекимов
адиабатических каталитичесгаи реакторов в рамках двухфазной
диффузионной модели, заключакаггїся в том, что на фазовой плоскости
входных параметров "температура газа - концентрация газа" строится
кривая затухания для реактора, которая позволяет определить нижнюю
границу области значений входных параметров, обеспечивавших
тротекание процесса.во внешедиффузиошюм режиме.
2. Приближенные аналитические выражения, позволяющие
троводить построение кривой затухания, не прибегая к трудоемкой
троцедуре решения двухфазной диффузионной модели, и оценить
амплитуду и продолжительность воздействия импульсов пониженной
аднценграции и температуры, приводящих к срыву шешедиффузионного
режима.
3. Закономерности влияния физико-химических,
гидродинамических и тепло-физических свойств системы на положение
границ- рабочей области реактора, обеспечивающей усгойчивую работу
реактора во внеинедиффузионном режиме.
4. Способ анализа переходных процессов в каталитическом
реакторе на фазовых диаграммах входных параметров, включающих
кривые затухания. Способ позволяет предсказывать состояние
- 4 -эволюции реактора, не прибегая к решению нестационарной диффузионной модели, и заключается в сопоставлении взаимногс положения менящейся со временем рабочей точки значений входных параметров и кривой затухания.
Апробация работа. Основные результаты работы докладывались на Меадународной конференции "Нестационарные процессы в катализе. Новосибирск 1990", Юбилейной конференции НЙФХИ им. Карпова в 1993 г. и конференции "Математические методы в химии - 8" в г. Тула в 1993 г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 3 работы.
Структура и объем диссертации. Диссертация включает введение, шесть глав, обсувдение результатов и выводы, список цитируемой литературы (20. наименований). Работа изложена на 123 страницах и содерхит 25 рисунков.
Похожие диссертации на Динамика адиабатических каталитических реакторов очистки газовых выбросов
