Математичне моделювання ізотермічного реактора ідеального витиснення із послідовною реакцією з урахуванням дезактивації каталізатора
| dc.contributor.author | Лучейко, Ігор Дмитрович | |
| dc.contributor.author | Lucheyko, Igor D. | |
| dc.contributor.author | Лучейко, Игорь Дмитриевич | |
| dc.date.accessioned | 2017-04-23T14:25:25Z | |
| dc.date.available | 2017-04-23T14:25:25Z | |
| dc.date.issued | 2016 | |
| dc.description.abstracten | Background. Mathematical modeling of continuous chemical-technological processes in non-stationary conditions of their implementation is an urgent problem. Solving specific problem numerically on a computer can only provide a formal adequacy of the model to the original. Consequently, the analytical solutions have undeniable advantages over numerical solutions. In the case of heterogeneous catalysis, deactivation of solid catalyst (Kt) takes place with a reduction of the process selectivity, which leads to economic losses. Therefore, the rational (the maximum-beneficial) catalyst lifetime θmax>>1 is the essential part of the problem of industrial Kt selection. Objective. The aim of this study is an analytic solution of the problem of operating mode description of the isothermal system “PFR (τL) + reaction A1→Kt,kd1k01,n1=1α2A2→Kt,kd2k02,n2=1α3A3 + Kt (kd(i))” under influence of destabilizing factor of deactivation Kt and calculation of rational time θmax=τmax/τL its exploitation. Methods. The modified mathematical model for the calculation of influence deactivation of Kt on the system operation mode is used. Distinctive features of the model are: reactor has a variable length at a constant flow rate and has equal initial and boundary conditions. Results. The relative deviations |εη2|∼kd1τ<<1 of yield of product A2 and εs2∼kd1τ of the selectivity for conditions of the deactivation of industrial Kt in the linear approximation analytically are calculated. It was found that the magnitudes of εη2 and εs2 are determined by the relation γd/γ0k of the simplex γd=kd2/kd1 of rate constants of Kt deactivation and of the simplex γ0k=k01/k02 of stages rate constants. Conclusions. It is proved that with respect to the yield of A2 the self-regulation effect (εη2=0) of mode takes place. Nomogram for determining of 1<<θmax<<(kd1τL)−1 by the maximum-admissible value of εadms2max<<1 is calculated. For example, at the degree of the conversion x0=75% of reagent A1 and εadms2max=1%, γd/γ0k=1⇒ θmax≈1,2⋅103(kd1τL=10−5). The rational time θmax of exploitation of Kt increases (approximately directly proportional) with a decrease of the simplexes relation γd/γ0k. | uk |
| dc.description.abstractru | Проблематика. Математическое моделирование непрерывных химико-технологических процессов в нестационарных условиях их проведения является актуальной проблемой. Решение конкретной задачи численными методами на ЭВМ может обеспечить только формальную адекватность модели оригиналу. Следовательно, аналитические решения имеют неоспоримые преимущества перед численными. В случае гетерогенного катализа имеет место дезактивация твердого катализатора (Kt) со снижением селективности процесса, что ведет к экономическим потерям. Поэтому рациональный (максимально выгодный) срок эксплуатации θmax>>1 – существенная часть проблемы подбора промышленного Kt. Цель исследования. Аналитическое решение задачи описания режима работы изотермической системы “РИВ (τL) + реакция A1→Kt,kd1k01,n1=1α2A2→Kt,kd2k02,n2=1α3A3 + Kt (kd(i))” при действии дестабилизирующего фактора дезактивации Kt; расчет рационального времени θmax=τmax/τL его эксплуатации. расчет рационального времени его эксплуатации. Методика реализации. Использована модифицированная математическая модель для расчета влияния дезактивации Kt на режим работы системы. Отличительные черты модели: переменная длина реактора идеального вытеснения при постоянной скорости потока, одинаковые начальные и граничные условия. Результаты исследования. Для условий дезактивации промышленного Kt аналитически рассчитаны в линейном приближении относительные отклонения |εη2|∼kd1τ<<1 выхода продукта A2 и εs2∼kd1τ селективности от номиналов. Установлено, что величины εη2 и εs2 определяются соотношением γd/γ0k симплекса γd=kd2/kd1 констант скоростей дезактивации Kt и симплекса γ0k=k01/k02 номинальных констант скоростей стадий. Выводы. Доказано, что в отношении выхода A2 имеет место эффект саморегулирования (εη2=0) режима. Рассчитана номограмма для определения 1<<θmax<<(kd1τL)−1 по максимально допустимому значению εadms2max<<1. Например, при степени превращения x0=75% реагента A1 и εadms2max=1%,γd/γ0k=1⇒ θmax≈1,2⋅103(kd1τL=10−5). Рациональное время θmax эксплуатации Kt увеличивается (примерно прямо пропорционально) с уменьшением соотношения γd/γ0k симплексов. | uk |
| dc.description.abstractuk | Проблематика. Математичне моделювання неперервних процесів у нестаціонарних умовах їх проведення є актуальною проблемою. Розв’язок конкретної задачі числовими методами на ЕОМ може забезпечити тільки формальну адекватність моделі оригіналу. Отже, аналітичні розв’язки мають незаперечні переваги над числовими. У випадку гетерогенного каталізу має місце дезактивація твердого каталізатора (Kt) зі зниженням селективності процесу, що веде до економічних втрат. Тому раціональний (максимально вигідний) строк експлуатації θmax>>1 – суттєва частина проблеми підбору промислового Kt. Мета дослідження. Аналітичний розв’язок задачі опису режиму функціонування ізотермічної системи “РІВ (τL) + реакція A1→Kt,kd1k01,n1=1α2A2→Kt,kd2k02,n2=1α3A3 + Kt (kd(i))” при дії дестабілізуючого фактора дезактивації Kt; розрахунок раціонального часу θmax=τmax/τL його експлуатації. Методика реалізації. Використано модифіковану математичну модель для розрахунку впливу дезактивації Kt на режим роботи системи. Відмітні риси моделі: змінна довжина реактора ідеального витиснення при постійній швидкості потоку, однакові початкові та граничні умови. Результати дослідження. Для умов дезактивації промислового Kt аналітично розраховано в лінійному наближенні відносні відхилення |εη2|∼kd1τ<<1 виходу продукту A2 й εs2∼kd1τ селективності від номіналів. Встановлено, що величини εη2 й εs2 визначаються співвідношенням γd/γ0k симплексу γd=kd2/kd1 констант швидкостей дезактивації Kt та симплексу γ0k=k01/k02 номінальних констант швидкостей стадій. Висновки. Доведено, що стосовно виходу A2 має місце ефект саморегулювання (εη2=0) режиму. Розраховано номограму для визначення 1<<θmax<<(kd1τL)−1 за максимально допустимим значенням εadms2max<<1. Наприклад, при ступені перетворення x0=75% реагенту A1 й εadms2max=1%, γd/γ0k=1⇒ θmax≈1,2⋅103(kd1τL=10−5). Раціональний час θmax експлуатації Kt збільшується (наближено прямо пропорційно) зі зменшенням співвідношення γd/γ0k симплексів. | uk |
| dc.format.pagerange | С. 106-115 | uk |
| dc.identifier.citation | Лучейко І. Д. Математичне моделювання ізотермічного реактора ідеального витиснення із послідовною реакцією з урахуванням дезактивації каталізатора / І. Д. Лучейко // Наукові вісті НТУУ «КПІ» : науково-технічний журнал. – 2016. – № 5(109). – С. 106–115. – Бібліогр.: 15 назв. | uk |
| dc.identifier.doi | https://doi.org/10.20535/1810-0546.2016.5.71920 | |
| dc.identifier.uri | https://ela.kpi.ua/handle/123456789/19309 | |
| dc.language.iso | uk | uk |
| dc.publisher | КПІ ім. Ігоря Сікорського | uk |
| dc.publisher.place | Київ | uk |
| dc.source.name | Наукові вісті НТУУ «КПІ» : науково-технічний журнал | uk |
| dc.status.pub | published | uk |
| dc.subject | математичне моделювання | uk |
| dc.subject | реактор ідеального витиснення | uk |
| dc.subject | послідовна необоротна реакція | uk |
| dc.subject | дезактивація твердого каталізатора | uk |
| dc.subject | строк експлуатації каталізатора | uk |
| dc.subject | mathematical modeling | en |
| dc.subject | plug flow reactor | en |
| dc.subject | consecutive irreversible reaction | en |
| dc.subject | deactivation of solid catalyst | en |
| dc.subject | catalyst lifetime | en |
| dc.subject | математическое моделирование | ru |
| dc.subject | реактор идеального вытеснения | ru |
| dc.subject | последовательная необратимая реакция | ru |
| dc.subject | дезактивация твердого катализатора | ru |
| dc.subject | срок эксплуатации катализатора | ru |
| dc.subject.udc | 66.023.2:51-74 | uk |
| dc.title | Математичне моделювання ізотермічного реактора ідеального витиснення із послідовною реакцією з урахуванням дезактивації каталізатора | uk |
| dc.title.alternative | Mathematical Modeling of Isotermal Plug Flow Reactor with Consecutive Reaction Taking into Account the Catalyst Deactivation | uk |
| dc.title.alternative | Математическое моделирование изотермического реактора идеального вытеснения с последовательной реакцией с учетом дезактивации катализатора | uk |
| dc.type | Article | uk |
| thesis.degree.level | - | uk |
Файли
Контейнер файлів
1 - 1 з 1
Вантажиться...
- Назва:
- 15_Lucheiko.pdf
- Розмір:
- 297.13 KB
- Формат:
- Adobe Portable Document Format
Ліцензійна угода
1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
- Назва:
- license.txt
- Розмір:
- 7.8 KB
- Формат:
- Item-specific license agreed upon to submission
- Опис: