Влияние конструкции устройства подачи сырья в реакторах псевдоожиженного слоя на эффективность протекания реакции на примере процесса дегидрирования изопарафинов в кипящем слое алюмохромового катализатора

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.

1. Davidson J.F. Fluidization. New-York: Academic Press, 1971.

2. Протодьяконов И.О., Чесноков Ю.Г. Гидромеханика псевдоожиженного слоя. Л.: Химия, 1982.

3. Gidaspow D. Multiphase Flow and Fluidization. Boston: Academic Press, 1994.

4. Jackson R. The Dynamics of Fluidized Particles. Cambridge: Cambridge University Press, 2000.

5. Gibilaro L. Fluidization Dynamics. London: Butterworth-Heinemann, 2001.

6. Гельперин Н.И. Основы техники псевдоожижения. М.: Химия, 1967.

7. Мухленов И.П., Сажина Б.С., Фролова В.Ф. Расчеты аппаратов кипящего слоя. Л.: Химия, 1986.

8. Kunii D., Levenspiel O. Fluidization Engineering. London: Butterworth-Heinemann, 1991.

9. Кравцов А.В., Иванчина Э.Д., Ивашкина Е.Н., Костенко А.В., Юрьев Е.М., Бесков В.С. // Катализ в промышленности. 2008. № 6. С. 41.

10. Ивашкина Е.Н., Францина Е.В., Романовский Р.В., Долганов И.М., Иванчина Э.Д., Кравцов А.В. // Катализ в промышленности. 2012. № 1. С. 40.

11. Gyngazova M.S., Kravtsov A.V., Ivanchina E.D., Korolenko M.V., Chekantsev N.V. // Chemical Engineering Journal. 2011. № 176-177. P. 134.

12. Frantsina E.V., Ivashkina E.N., Ivanchina E.D., Romanovskii R.V. // Chemical Engineering Journal. 2014. № 238. P. 129.

13. Егоров А.Г., Гильманов Х.Х., Ламберов А.А., Уртяков П.В. // Катализ в промышленности. 2014. № 4. С. 14.

14. Chalermsinsuwana B, Samruamphianskun T., Piumsomboon P. // Chemical Engineering Research and Design. 2014. № 92. P. 2479.

15. Deb S., Tafti D.K. // Particuology. 2014. № 16. P. 19.

16. Zhuanga Y.-Q., Chena X.-M., Luob Z.-H., Xiao J. // Computers and Chemical Engineering. 2014. № 60. P. 1.

17. Shuai W., Tianyu Z., Guodong L., Huilin L., Liyan S. // Fuel. 2015. № 139. P. 646.

18. Upadhyay M., Park J.-H. // Powder Technology. 2015. № 272. P. 260.

19. Лебедев Н.Н. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза. М.: Химия, 1981.

20. Тюряев И.Я. Физико-химические и технологические особенности получения дивинила из бутана и бутилена. Л.: Химия,1965.

21. Bowen R.M. Theory of Mixtures. New-York: Academic Press, 1976.

22. Ding J., Gidaspow D. // AICHE Journal. 1990. Vol. 36(4). P. 523.

23. Schiller L., Naumann Z. // Z. Ver. Deutsch. Ing. 1935. 77. P. 318.

24. Syamlal M., O'Brien T.J. // Bed. AIChESymp. Series. 1989. 85. P. 22.

25. Syamlal M. The Particle-Particle Drag Term in a Multiparticle Model of Fluidization. Morgantown: EG and G Washington Analytical Services Center, Inc. 1987.

26. Lun C.K.K., Savage S.B., Jeffrey D.J. // J. Fluid Mech. 1984. 140. P. 223.

27. Ranz W.E., Marshall W.R. // Chem. Eng. Prog. 1952. Vol. 48(4). P. 173.

28. Gunn D.J. // Int. J. Heat Mass Transfer. 1978. 21. P. 467.