Проведено математическое моделирование работы двух блоков промышленных химических реакторов псевдоожиженного слоя с разными устройствами подачи газа-сырья: три тороидальных кольца с форсунками – в блоке 1, ложное днище с распределенными по нему форсунками – в блоке 2. Проведен анализ эффективности (по выходу целевого продукта – изобутилена) работы двух блоков за 4 месяца работы в промышленных условиях, показавший более высокую эффективность блока 2. С целью выявления причин различного выхода продукта в двух блоках путем численного решения методами математического моделирования получены характерные картины полей концентрации частиц катализатора и температурных полей в блоках, из которых следует, что для блока 2 характерно более равномерное и плотное распределение катализатора, а также более равномерный прогрев реактора. Построены картины основных циркуляционных потоков катализатора, объясняющие существенную разницу в полях концентрации катализатора и температуры газа. На основе численного решения проведен сравнительный анализ эффективности работы двух блоков, показавший хорошее согласие с результатами анализа промышленных реакторов. Примененный в работе подход может быть использован при проектировании новых и оптимизации действующих блоков.
A mathematical model was developed for two units of industrial fluidized bed reactors equipped with different systems for feeding gaseous feedstock: three toroidal rings with nozzles in unit 1, and a false bottom with nozzles distributed through it in unit 2. Analysis of the efficiency (expressed as the yield of the target product – isobutylene) of the units during 4 month operation under industrial conditions demonstrated a higher efficiency of unit 2. The reasons for the differences in the product yields in two units were found using numerical solutions to obtain characteristic patterns of concentration fields of catalyst particles and temperature fields in the units; the results obtained demonstrated more uniform and dense catalyst distribution and more uniform reactorheating characteristics of unit 2. The constructed patterns of main circulative flows of the catalyst accounted for the considerable differences in the catalyst concentration and gas temperature fields. The numerical solutions were used for comparative analysis of the operation efficiencies of the units to show good agreement with the analytic results on industrial reactors. The proposed approach can be used for the design of new and optimization of operating units.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.