Шелепова Е.В. Ведягин А.А. Носков А.С.
Математическое моделирование термодинамически – сопряженных процессов в каталитическом мембранном реакторе
Докладчик: Шелепова Е.В.
Математическое моделирование термодинамически – сопряженных процессов в каталитическом мембранном реакторе
Шелепова Е.В., Ведягин А.А., Носков А.С.
Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН
630090, г. Новосибирск, проспект ак. Лаврентьева, 5
E-mail: shev@catalysis.ru
Основной проблемой процессов дегидрирования является наличие жестких термодинамических ограничений. Окислительное дегидрирование, более выгодное с термодинамической стороны, характеризуется низкой селективностью по целевому продукту и образованием кислородсодержащих примесей. Наиболее эффективно процесс может быть реализован в каталитическом мембранном реакторе, где во внутренней его части, покрытой мембраной (нанесенной на керамическую подложку) и заполненной частицами катализатора, протекает процесс дегидрирования пропана. Отщепляемый водород отводится через мембрану во внешнюю часть реактора, где протекает каталитическое горение водорода. Отводимый через мембрану водород позволяет сместить равновесие реакции дегидрирования в сторону образования продуктов, тем самым повышая выход продуктов [1-3].
В работе представлено математическое моделирование каталитического мембранного реактора для термодинамически - сопряженных процессов. Двумерная стационарная модель каталитического мембранного реактора включает в себя уравнения тепло- и массопереноса и граничные условия для внутренней и внешней части трубки и керамической подложки.
Для решения системы уравнений в частных производных воспользуемся на первом этапе при переходе к дискретному аналогу интегро - интерполяционным методом, а также методом прямых, не аппроксимируя при этом производные по длине. Система уравнений в частных производных сводится к системе обыкновенных дифференциальных уравнений по длине для узловых значений по радиусу трубки, которая решалась с помощью полунеявного метода типа Розенброка 2-го порядка точности с автоматическим выбором шага интегрирования.
При численном анализе был получен набор параметров, определяющих наибольшую степень превращения исходных реагентов и селективность по целевым продуктам реакции. Проведенное математическое моделирование позволило оценить эффективность использования мембранного реактора в сравнении с трубчатым реактором, а также оценить концентрационный и энергетический эффект реакции горения водорода на характеристики процесса дегидрирования пропана.
Литература
[1]. Шелепова Е.В., Ведягин А.А., Носков А.С. Влияние каталитического горения водорода на процессы дегидрирования в мембранном реакторе. Часть I. Математическая модель процесса // Физика горения и взрыва, 2011, No.5, стр.3-12.
[2]. Е.В. Шелепова, А.А. Ведягин. Экологический и энергетический аспекты процесса дегидрирования пропана при его реализации в мембранном реакторе // Альтернативная энергетика и экология, 2011, No.2, стр.98-101.
[3]. Shelepova E.V.*, Vedyagin A.A., Mishakov I.V., Noskov A.S. Mathematical modeling of the propane dehydrogenation process in the catalytic membrane reactor. // Chem. Eng. J., 2011, doi:10.1016/j.cej.2011.06.048.
| Тезисы доклада: | abstracts_81956_ru.pdf |
К списку докладов
Комментарии
| 4. | 03.04.2012 13:09 uMrE5s <a href="http://qsjjxrkvzwtw.com/">qsjjxrkvzwtw</a> |
| 3. | 01.04.2012 03:49 dWGMh2 , [url=http://qxopmljgcuzk.com/]qxopmljgcuzk[/url], [link=http://yrzfoomnmasu.com/]yrzfoomnmasu[/link], http://ibbneeosmjlo.com/ |
| 2. | 31.03.2012 23:32 ki9Gu0 <a href="http://rhlpfbxmuynd.com/">rhlpfbxmuynd</a> |
| 1. | 31.03.2012 06:03 That's way more clever than I was expcetnig. Thanks! |
