До курсового проектування за курсом "Моделювання І прогнозування стану навколишнього середовища" для студентів 4 курсу хіміко-технологічного факультету / Уклад
| Вид материала | Документы |
Содержание6. 4. Розрахунок і аналіз схем каталітичного газоочищення з реакторами, що працюють у нестаціонарному режимі (реверс-процес) Ключовий компонент – бутан; ΔТ |
- Єльнікової Тетяни Олександрівни з курсу "Моделювання та прогнозування стану довкілля", 33.26kb.
- Робоча навчальна програма з раціонального використання та відтворення водних ресурсів, 401.96kb.
- Укладач О. О. Кузьменко, 590.11kb.
- Л. М. Чуніхіна Рецензент М. М. Латишева, 719.95kb.
- Комп’ютерне моделювання фізичних процесів Для студентів ІV курсу спеціальності 070100, 219.13kb.
- Юрія Федьковича «затверджую», 632.92kb.
- Програма та плани семінарських занять для студентів Філософського факультету львів, 361.9kb.
- Кабінет міністрів україни постанова від 2012 р. № Київ Про затвердження Порядку проведення, 11.23kb.
- Програма стабілізації екологічного стану навколишнього середовища та підвищення рівня, 68.98kb.
- Ї праці студентів й виконання курсової роботи з дисципліни „Загальна екологія й основи, 517.37kb.
6. 4. Розрахунок і аналіз схем каталітичного газоочищення з реакторами, що працюють у нестаціонарному режимі (реверс-процес)
Для очищення використовується суміш того ж складу, як і для стаціонарного способу здійснення процесу каталітичного газоочищення. Як ключовий компонент обраний бутан. Кінетичні характеристики реакції глибокого окислювання бутану беруться з табл. 3 додатка і складають відповідно:
- предекспоненциальний множник К01 = 7,7105 1/с;
- енергія активації Е = 16,6 ккал/моль,
- величина адіабатичного розігріву 54о.
Увівши необхідні дані у файл вихідних даних WWOD.DAT, приступають до виконання розрахунків.
Результати розрахунків приведені в табл. 6.9.
Як основні показники процесу знешкодження розглядаються максимальна температура (Tmах) і середній ступінь перетворення токсичних домішок (х), у якості додаткового – гідравлічний опір реактора (ΔР).
Спочатку для фіксованих значень лінійної швидкості і висот шарів каталізатора та інертного засипання проаналізуємо вплив часу між переключеннями напрямку фільтрації газу (τц/2,) на показники процесу знешкодження.
Таблиця 6.9
Результати розрахунків для РЕВЕРС-ПРОЦЕСА.
Ключовий компонент – бутан; ΔТад = 540; Твх = 300С; Тнач = 3500С
| № | Початкові дані | Результати розрахунку | Прим. | ||||||
| τц/2, мин | Uлин, м/с | Hкат, м | Hін, м | № пер. | Х1 вих | Тmax | ΔР | ||
| 1 | 15,0 | 0,5 | 0,6 | 1,8 | 40 | 0,9947 | 508,0 | 318,9 | |
| 2 | 17,5 | - - | - - | - - | 36 | 0,9834 | 500,6 | 303,7 | |
| 3 | 20,0 | - - | - - | - - | 34 | 0,9457 | 485,6 | 285,5, | мала х |
| 4 | 15,0 | 0,6 | 0,6 | 1,8 | - | - | - | - | гасне |
| 5 | 15,0 | 0,5 | 0,6 | 2,4 | 44 | 0,9995 | 523,8 | 370,4 | |
| 6 | 17,5 | - - | - - | - - | 42 | 9983 | 523,9 | 362,2 | |
| 7 | 20,0 | - - | - - | - - | 36 | 0,9976 | 524,5 | 354,1 | |
| 8 | 22,0 | - - | - - | - - | 32 | 0,9943 | 522,3 | 344,1 | |
| 9 | 15,0 | 0,5 | 0,5 | 2,4 | 44 | 0,9956 | 512,3 | 320,1 | |
| 10 | 17,5 | - - | - - | - - | 40 | 0,9914 | 511 | 312,4 | |
| 11 | 20,0 | - - | - - | - - | 34 | 0,9837 | 509,2 | 304,6 | мала х |
| 12 | 15,0 | 0,4 | 0,5 | 2,4 | 52 | 0,9994 | 510,5 | 219,7 | |
| 13 | 17,5 | - - | - - | - - | 48 | 0,9989 | 510,5 | 216,1 | |
| 14 | 20,0 | - - | - - | - - | 41 | 0,9984 | 513,2 | 213,42 | |
| 15 | 15,0 | 0,6 | 0,5 | 2,4 | 40 | 0,9685 | 500,6 | 423,9 | |
| 16 | 17,5 | - - | - - | - - | 38 | 0,9072 | 483,0 | 400,9 | |
| 17 | 20,0 | - - | - - | - - | - | - | - | - | гасне |
| 18 | 15,0 | 0,6 | 0,75 | 2,4 | 42 | 0,9994 | 524,4 | 592,0 | |
| 19 | 17,5 | - - | - - | - - | 38 | 0,9983 | 523,0 | 573,0 | |
| 20 | 20,0 | - - | - - | - - | 32 | 0,9953 | 521,2 | 552,4 | |
Збільшення часу між переключеннями напрямку фільтрації суміші, що очищається, супроводжується зниженням температури в реакторі (варіанти 1-3). За рахунок витиснення теплової хвилі в інертний матеріал відбувається зниження максимальних температур, і в шарі каталізатора температура не встигає за час проходження теплової хвилі зрости до максимально можливих значень. Ступінь перетворення за рахунок виходу теплової хвилі знижується і у варіантах 2 і 3 стає нижче припустимої.
Очевидно, обрані параметри забезпечують стійкий режим тільки при мінімальному часі переключення. Спробуємо за рахунок збільшення лінійної швидкості підвищити максимальну температуру в шарі і за рахунок цього домогтися високих ступенів перетворення. Однак, при збільшенні Uлин з 0,5 до 0,6 м/с процес загасає (варіант 4). Отже, або час контакту по каталізатору недостатній, щоб за даних умов забезпечити необхідну ступінь перетворення, або температури на вході в шар каталізатора не дозволяють домогтися в зоні каталізатора високих температур і, відповідно, ступеня перетворення. За рахунок збільшення висоти інертного засипання можна збільшити і температуру на вході в шар каталізатора, і, відповідно, максимальні температури. Збільшимо висоту інертного засипання з 1,8 до 2,4 м (варіанти 5–8). Як видно з отриманих результатів, при тривалості напівциклу від 15 до 20 хв. ступінь перетворення не нижче 0,995. При цьому максимальні температури в шарі трохи зросли.
Для цих умов спробуємо зменшити висоту шару каталізатора з 0,6 до 0,5 м (варіанти 9–11). При цьому тільки для тривалості напівциклу 15 хв. ступінь перетворення не нижче 0,995. Максимальна температура при цьому знизилася в порівнянні з попереднім варіантом.
При висотах шару каталізатора 0,5 м і інертного засипання 2,4 м трохи зменшимо лінійну швидкість з 0,5 до 0,4 м/с (варіанти 12–14). При цих умовах і тривалістю напівциклу від 15 до 20 хв ступінь перетворення не нижче 0,995. Максимальна температура при цьому трохи знизилася. При цих же умовах для швидкості 0,6 м/с (варіанти 15–16) для часу переключення 15 і 17,5 хв. ступінь перетворення нижче 0,97, а при часі переключення 20 хв. режим загасає (варіант 17). При збільшенні висоти шару каталізатора з 0,5 до 0,75 м при інших однакових умовах ступінь перетворення не нижче 0,995 для тривалостей напівциклу від 15 до 20 хв. (варіанти 18–20).
З порівняння отриманих результатів можна вибрати наступні варіанти, параметри яких забезпечують необхідний ступінь очищення при максимально можливих тривалостях напівциклу і мінімальною висотою шару каталізатора – 7; 9; 14 і 20. При інших приблизно рівних показниках мінімальний гідравлічний опір досягається у варіанті 14. Його можна рекомендувати для подальшого порівняння з реактором, що працює в стаціонарних умовах.