книги / Теория химических реакторов введение в основной курс

тора, м; B – расход окислителя , т/ч; Q – расход катализатора, т/ч; tkn – температура катализатора, °С; f – площадь квадратной площадки, выделенная на поверхности катализатора, м2; D – внутренний диаметр реактора (регенератора), м; P – давление в регенераторе, атм.; NKB – количество объемов воздуха, приходящееся на один объем катализатора.

При проведении вычислений в математическую модель введен настроечный коэффициент проскока реагентов по высоте слоя катализатора (подразд. 8.1) за счет введения поправочных коэффициентов при расчете Аi во внутреннем цикле программы, равных 2,8303 и 4,245 соответственно.

Продолжение программы представлено на рис. 64.

Рис. 64. Последовательный процесс выжигания кокса в первой секции (Y1% – содержание углерода в катализаторе, % мас.)

и во второй секции регенератора (Y2 %)

185

Пентаэритрит образуется при взаимодействии непредельных органических соединений, одним из главных химических свойств которых является способность к полимеризации за счет раскрытия двойных связей. Эта особенность позволяет продолжить реакцию в сторону образования более сложных линейных и циклических соединений, являющихся побочными продуктами синтеза, которые достаточно трудно выделить в чистом виде. Кроме того, эти соединения при высокой себестоимости их выделения не имеют широкого применения, в связи с чем они просто уничтожаются во избежание нанесения экологического ущерба окружающей природной среде. Учитывая, однако, что доля образующихся побочных продуктов достаточно высока, любое усовершенствование процесса, приводящее к снижению выхода побочных соединений, может вызвать интерес производственников.

Механизм процесса исследован неоднократно. Одна из схем протекающих реакций приведена на рис. 65.

Очевидно, что воспользоваться предложенной схемой химических реакций практически невозможно из-за отсутствия значений констант скоростей реакций, протекающих по данной схеме. Упрощение механизма, безусловно, приводит к уменьшению степени адекватности модели, поэтому при ее разработке необходимо выдержать определенный баланс между желаемой точностью описания процесса и погрешностью вычисления концентраций основных продуктов синтеза.

Достаточной точности модели синтеза можно добиться, применяя метод ключевых реакций, аналогичный методу групповых компонентов [11], представленный ниже.

Более простой, формальный, механизм процесса основан на представлении об образовании сложного молекулярного комплекса в ключевой реакции, являющегося носителем основных реакций синтеза:

Рис. 65. Кинетическая схема процесса производства пентаэритрита

Далее, процессы внутренних перестроек этого комплекса приводят к образованию пентаэритрита, при взаимодействии его с различными продуктами реакции последовательно получаются остальные органические соединения:

188

Обрыв цепи протекающих реакций установлен искусственно на реакции (255), конечным продуктом которой является биспентаэритрит формаль (БПФ). Поскольку концентрация еще более высокомолекулярных побочных продуктов достаточно мала, такой обрыв цепи реакций не должен внести большой погрешности в результатымоделирования.

На основании закона действующих масс К. Гульдберга и П. Вааге, а также дополнения Н.И. Бекетова, дальнейшим этапом работы является составление математической модели и системы дифференциальных уравнений по всем компонентам, входящим в кинетические уравнения. В результате была получена следующая система уравнений: