Термонапряженные блоки никельсодержащих катализаторов гидрирования углеводородов тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.15 ВАК РФ

московский государственный университет им. М.В.Ломоносова

РГВ ОД__;___

"i Химический факультет

На правах рукописи фомин андрей анатольевич

удк 641.115 : 6'1п.74

■ ТЕРМОНАПРЯЖЕННиЗ БЛОКИ НИКЕЛЬСОДЕРЖАЩИХ КАТАЛИЗАТОРОВ ГИДРИРОВАНИЯ УГЛЕВОДОРОДОВ

Специальность 02.00.15 - химическая кинетика и катализ

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата \*шчеоких наук

;/Научные руководители: проф. ^ д.>:.н. Сафонов М.С.; ,г • к.х.н. Сердюков'.С. И.

Москва ÏÔ93

Г'аоота вшишшна а лаборатории гибких каталитических систем химической технологии Химического факультета Московского •<.;удяротиешюго университета им. М.В.Ломоносова.

ручные руководители; доктор химических наук, профессор Сафонов Михаил Семенович; кандидат химических на/к, Сердюков Сергей Иванович.

¡»Нишальные оппоненты: доктор химических наук

Пряхин Алексей Николаевич; кандидат технических наук Прог.курний' Алексей1 ЙиХаЙлоййЧ,

ведущая организации: Институт кат/шэа СО РАН и

Защита состоится " -/5~« 1993 г. в -^.час. на

¡..ы'е^ании специализированного ученого Совета Д05Э.0Ь,44 по диличуссим наукам при МГУ им, Н.В.Ломоносова по адресу» ^ Г'ОП-з, г.Мьокна, В ги, Ленинские гори, МГУ,

К^/ичЧочиЙ фшсу'Аьтет, ауд.

г ^пос.-; ганисй можно ознакомиться в оиб/иотекв Химического ИГУ.

Аьтарфират раиоолан " 1593 г. 1

У к ни и екратирь . ~ • - • и»;' ,

; , > _ _. г««тшдероианно;«о совйт», >', ,••* ,

кандидат х'луичсуклх наук Е.В.Шлаиникоьа

^йЛШЦИШК!^,

ОБЭДЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность теми. Перспективным направлением поютония производительности и снижения энергозатрат гетерогенио-катататачос-ких процессоз является еоздаше реакторов с упорядочтипы пространственным расположением катализатора. Применение р^агторс.в с. катализаторккми едокам, в которых каталитически актипннП компонент нанесен на составляющие регулярные элементы блока,¡гозболЯо? заметно снизить газодинамическое сопротивление, уменьшить ¡.лилино диффузионного гормокешя и эффективно отводить тепло реакции. Ото определяет их потенциальные преимущества перед реакторами с. традиционным гранулированным слоем катализатора.

Практическое применение регулярных каталитических блокон р настоящее вр мя ограничено, ъ основном, автотермическими процессами очистки • прсАйяаленнкх оггодяздй газов и отработанных газов автотранспорта., Ме- ТУ 'тем теоретически показано, что размещение гонкого слоя катализатора на .¡'енлоотводявдх поверхностях позволяет получить достаточно компактные и менее мруериалоежие реакторн для процессов со значительным тепловым эффектом. Б этом отношении представляют интерес реакции гидрирования непредельных углеведо-,зо до в, которые истолизуются б различных прошилешгых производствах, рассматриваются как ЕОйкожнйв рабочие процессы в термохимических Циклях преобразования энергия и, наконец, часто используется как модельные при испытании катализаторов. ., и стизи о этим представляется актуальной задача получения подходящих планарннх катализаторов ! 5ркрованкя и, на их основе, ■•тггимзатеркых блоков с высокой Кчлпактиостью и эффективном те-;лоотводом из зоны реакции.

Чель роботы. Основной целью настоящей работа, выполненной в рамка/.' программа "Теоретические основы химической технологии л новые принципы упрапл'ення х/.чмескими процессами", яплялаи- разработка катализатор;¡их блоков с регулярным расположением. ¿лтдли-заторп «л теплопроводящих П'Лзерхностях и их испытание в модельных экзотермических .р '.акциях '¿V. дарования углеводородов. Для этого потребовалось последовательна ,рлжгь задачи приготовления подходящих планарных катализаторов, изучения их кинетических и мякро-."«шетяческих характеристик, разработки математической модели блоков и их оптимизации, п также экспериментального испытания ката-{йоторных блскои гидрирования.

Научная ноеизи- и практическое значение работы. Разработан спо-„ сг.б получения пленарного никель-хромового катализатора путем прессования гсоривка активно" фазы на подложке из пластичного графита.

Исследована кинетика реакций гидрирования, бензола и этилена на s I/ш-катализаторе, приготовленном плазменным напылением порошка николл на никелевую подложку. Получена кинетическая функция, рпи-о..'нзвцая скорость гидрирования бензола в широком интервале усло-предложен соответствующий механизм реакции. Проведена оценка иъхрокииекпеских параметров катализаторов.

Предложена коиструэдия цилиндрического блока для нвадиабатиче-ских процессов гидрирования. Разработана математическая модель, на основе которой проведена оптимизация блока гидрирования бензола по критерию удельной производительности единичного объема блока. Ксследоьано шляние температуры внешнего теплоносителя и концентрации углеводорода на одтимальные параметры блока.

В демонстрационном реакторе испчтен в реакции гидрирования бензола (в условиях, близких к промышленным) катализаторный блок . ;;а осново пленарного никель-хромового катализатора. Показана его значительно более высокая эффективность, чем слоя гранулированного к;;кель-хромоЕого катализатора, используемого в промышленных реакторах.

Апробация работы. Результаты работы докладывались на П Всесоюзном совещании " Научные основы приготовления и технологии катали?аторов" (Минск, 1989), на I•'Всесоюзной научно-технической конференции;! (Пермь, 1990) и II Совещании (Новосибирск, 1992) "Блочные носители и катализатора сотовой структуры".

Публика! по работе. По текэ диссертшрш опубликовано Б

pf'.uÛV.

Объем я структура работы. Диссертационная работа изложена на Т73 страницах машинописного текста, состоит из введения, четырех ¡"лав, шьодов, cru:ска датированной литературы и приложения, со-/:ср:;.':<т 14 •.•обж.ц и 28 рисунков. Список литература включает 165 . ' .'ааменосаша. ' ? •

3 х'дпвс I рассмотрена литературные данные о нихельсодеркаидах •¡сат&мь&'горих гидрирований, кинитик и механизмах гидрирования . углёьодорсдоь на никелевых катализаторах.■ Описаны также способы ' •г.лткгпм л хярггст^рпсуики контактов регулярного типа, приведены wo;:-«/.- о ккнетичес-иу;. ». мокрс.клнетичезгих коа^доь'анняк регу-:! к?:!алп.^го^ь. _ .. "• - .

В главе Z изложена методика приготовления различных типов г;ла нарных никелевых катализаторов, описаны каталитически«- устанйъки и условия проведения каталитических и кинетических экспериментов, способы измерения .некоторых мзкрокинетических характеристик кагя-лгзаторов. Рассмотрены каталитические свойства разлитых минусных контактов, исследована кинетика гидрирования эталона на катализаторе Ni/Ni при атмосферном давлении и бензола при давлении. 0,3-1,0 МПа. Проведен выбор модельных-систем для конструирование блоков с еысокой знергонапряяенностыо процесса.

В главе 3 предложена принципиальная конструкция бл<>ка гидрирования на ¡базе исследуемых планзрних катализаторов и разработана математическая модель процесса в таком блоке. На ее основе проведена оптимизация конструкционных- параметров блоков с учетов конкретных характеристик систем и сопоставление оптимизированного блока с традиционн /. гранулированные слоем.

• В главе 4 приведено описание демонстрационной установки и методики экспериментального исследования гидрирования бензола на сборном блоке пленарного никель-хромового катализатора в реальных технологических условиях, обсуждены полученные экспериментальные результаты.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

I. Приготовление планашых" никелевых катализатором, ".'^тоднка экспериментов. Исходные Бещеотг';.' j

• Для изготовления планзрннх 'никельсодержавдх каталитических ¡¿окрытий на теплопроводяших подложках ' были использсваны метода: порошкопо-плазменного нашлегия' и "холодного" прессопания порок-ков. . - "

Катализатор Ni/Hi с активам покрытием толщиной 100 к'250 мкм был. приготовлен глазменккм напылением никелевдго порошка .Г;КК-2К-10 дисперсностью от 30 до 70 г на никелевуй фольгу толщиной 0,2 ш, предварительно подвергйтгу'» дробеструйной обработке. Нанесение осуществляли при тевдюрь }ре плазмы 1Б000К. В качество плаз-мообразувдего газа ,:спользсвали аргон.

Образцы изготовлены п ОКБ. НПО "Контакт" (г.Саратон) в лаборатории О.И.Веселковсй ÍZ].

ИляппрныП никель-хромовый катализатор готовили методом "холод ;:с?." напрессоши порошка катализатора п размером частиц не боле»-í.j мкм на подложку из пластического графита. Толщина получаемог: каталитического слоя составляла 0,2-0,5 ш. Для отдельных измере пиП готовили образцы, спрессованные только из порошка катализатора к виде таблеток с малым отношением толщины к диаметру. Прессо-?.ам;в проводил:; га прессе "Carver" с общим усилием 2 - 8 т.

Теплопроводность различных объектов определяли методом динамического. калориметра с помощь» измерители теплопроводности 1С-Л--4ОС. Коофриционт теплоотдачи катализаторного Слока оценизали по экспериментальным данным, полученный в местациоьарном режиме.

Каталитические свойства образцов в реакциях -гид^ироваш.л. бен-осла и амилена исследовал", на проточной установке в реакторах прямоугольного и трубчатого сечения. Подача бензола осуществлялась кетодом барботажа водорода. Изучении кклатики реакций проводили па автоматизированной проточной установке КГ -2А в реакторе 10FMI4K-I. Анализ продуктов реакции проводили методом газожидкос-тно?. хроматографии на хроматографе JTXM-8G с использованием пли-^бино-иокизацчонного детектора. Результаты хрсматогра£ического . '-налета обрабатывали на интеграторах "М-ОЬ" и "ЙЦ-26" ,• Измеренную активность катализаторов относили к пладади их геометрической по-ьор/.ности (поверхности подложки) и. к площади поверхности активной фаг;и - дисперсного никеля, а также к единице массы катализатора.

В экспериментах использовали оеизол марки "х.ч.", этилен марки "А", водород марки "Б", прошшенний никехь-хромовыЯ катализатор гидрирования бензола с содеря.анием Ni 80% (ьес.).'

2. Каталитические свойства пленарных никелевых катализаторов в pc¿>c:гидрирования. ' .

Свойэтьа глазыонанеоенного катализатора в реакции гидрировании бензола последовали на пакетах прямоугольных пластин. Измерения проводили при атмосферном давлении в интернада температур 393--4М.-К; концентрации бвнзада в смеси составляла 2,5-3,0 моль/м". Стппень прчпралення в {ЗодьяинстБе случаев не прении ала 15%.. Arc— г.нмюель катали?второй стабилизировалась в течение 4-6 ч.. Достиг-» »суг;:!'. уровень актиинос'. и сохранялся при повторном использовании

катализаторов.

Для образца с каталитическим покрытием толщиной 100 мкм при 420К было найдено значение активности (на единицу площади геометрической поверхности) 3,50-1.0~51:оль/мг-сек. Активность образцов с покрытием толщиной 250 мкм при 412-417К составила 4,28-10"4 моль/м2-с (дисперсность исходного порошка ш 30-4^ мкм) и 3,55• М^молъ/м2■ с (дисперсность"исходного пороака 40-70 мкм).

Активность в расчете на единицу площади поверхности активной фазы для планарных катализаторов с покрытием 250 мкм значительно вше.,, чем для исходного порошка М1, и в 5-10 раз больие (при 375-400Ю,. чем для отисакйьгс в литературе яанесекных никелевых ката-■газаторов- При этом удельная поверхность нанесенного слоя б.\ :зна 'к удель;адй поверхности- исходного порошка и составляет 0,1 м*/г. Рост активщ-ли связан, по-видимому, с закалкой зерен порсска г.Ч при. их напылении на относительно холодную подложку.

Активйост-ь .обр "щз ШУИ! -катализатора с роста« температуры проходит через максимум при 4Ь5К, что согласуемая с известила литературными данными по гидрировании бензола на никелевых катализаторах.

Образец, -катализатора с к/.талит'дческкм покрытием тсшиноЯ 100 мкм был. яссдедо-зач гат:з 6 р^акци:: гидрирования этилена при 413- ~418;<., атмосферном давлении и мольной доле этилена в смеси 9^.65-Юг2 (Н^аСД^ «в 10:1)- Бадо установлено, что после обработки катализатора водородом при <73К в течение нескольких часов его, эдгяздастй & хода- реакции еёметно снижалась я через 3-4 «аса ста- ' бИлизировалжь.. До-стигнутбе зка'л.ще активности составило 0,211 . ;.:оль-/к'1--сок Шй. единицу плоади Геометрической поверхности). ' •* Пяазменйоз н.акес5ни.е шрожа никель-хромового катализатора на кет&蹫гс!$1Э1 подлой© приводило к его сильной дезактивации. Поэ-уом? дяй. даяутанк-я. япкель-крокозо-го планарно-го катализатора пс; дал'ьзо'важ* .метод дкцфвссошг ••дяя порошка на т,еялопроводяи;уп под-йокку йз аяастзчебкого графкта- ' . •

■ ОЭД^-ца Ли^Льнёройозорс катализатора предварительно восстана-■•рливаЛй, -й токе рпдбрэда 320-230йС р течение 4 часо'в. Измерения- .активности в реакции-' ■гадрйршазт бензола проводили при атмо-■рфврк&А дааййийг-'«. мщея*ршк 'бензолз моль/м9 в интервале ШгШрптур МвО"4ё0. .Степень прсардцения в: ввдотвоэдэ экспори-¿мо'н'гсо натгреаосходияа 1-й&. . , ,

Лй'йзноств .Мзделышх объектов,-' получениях прессованием, в

реакции гидрирования бензола составила- при. 420-423К -м.3,5-4,5)-Ю"2 молъ/м* • сек (на единицу площади геометрической по: ерхности). Как видно, она суцес:;гнно превышала активность, обраацов плазмоканесенного катализатора т/га. Активность порошка никель-хромового катализатора была еще в несколько раз выше

Сопоставляя экспериментально определенные скорости протекания реакции на компактных образцах (медальные объекты я. гранула) и на порошке никель-хромового катализатора, оценивали долю реально работавшего катализатора и глубину проникш ния реагента для модельных объектов и гранулы. Последняя составила, порядка десятых-долей миллиметра <^0,3+0,6 мл при 400К и МЗ.,1£кО,2 мм при 455К).

Высокая активность модельных образцов щ единицу плацами их внесшей поверхюсти показывает, что лла.нарнне контакты в виде тонкого слоя никель-хромового катализатора на теш^оррсЕодящей подложке достаточно перспективны. . ,

3. Кинетика гидрирования углеводородов на гиш.арпом шшзмона-несенном катализаторе.

Гидрирование бензола.' Изучение кинетики гидрирозэнкя бензола проводили на установке КЛ-2-А в трубчатом реакторе §ГЧл4К-1 на пакете прямоугольных пластин пленарного никелевого катализатора (обаая площадь пластин 8,4 см2), помзценном в тефлоноьую втулку, имеющую продольное отверстие прямоугольно, о сечения. Эксперимента проводили при общем давления в -системе от 0,35 до 1,18 МБа. Мольное соотношение водорода и бензола составляло от 4:1 до '300:1, , так что бензол считали шкрокошонеитом. Измерения проводили в/, интегральном рокиме, определяя интегральную скорость реакции У'« « '^о'^шу.' где ь ~ объемная, скорость потока реагентов, с0~ начальная концентрация углеводорода в смеси, к - степень превращения на выходе из реактора. . ■ • ....

Предварительно была выполнена оценка влияния процессов перено- . с-а в пакете на режим протекания реакции- гидрирования • бензола на : (Л/гл-катализаторе, а именно: диффузии бензола .к внешней поверх-; .• .иоЛти каталитического покрытия (в поперечном направлении к ядаоку/ -реакционно.! смеси); диффузии бензола внутри каталитического пак-; рыгая; г -одольиой диффузии" бензола в потоке; переноса/выделяда-г" гооя в реакции тепла вдоль подлогам пластин катализатора; передо-.'"; сь. тема е поперечном направлении - от'пакета яерээ т^онову» .; .втулку к стенкам реактора. Проведение такой оценки было достаточ-'

е

но легко осуществимо-благодаря регулярному расположению катализатора в системе. Для расчетов использовались как литературные данные, так и экспериментально измеренные характеристики пакета м составляющих его злемеь:ов.

Проведенная оценка показала, что для катализатора с покрытием толщиной 100 мкм внеине- и внутридиффузионное торможе..ле реакции пренебрежимо ¡¿ало. Перепады температур как в продольном, так и в поперечном направлении незначительны (<5К). Наконец, можно было пренебречь влиянием продольной диффузии бензола в пакете.

На основании сделанных оценок принимали, что в исследуемом катализаторном блоке реакция гидрирования бензола протекает в кинетическом режиме, в условиях, ,-5низких к изотермическим, а профиль концентрации бензола в novo.se близок к режиму идеального вытеснения...Исходя'из этого, процог-с гидрирования бензола в пакете описывали следувдим дифференциальным уравнением:

' члсп, <йе

где :■: - безразмерная координата вдоль пакета, в направлении дви-' кения потока реагентов, ж - степень превращения бензола вдоль . с00 • начальная кгнцентравдя бензола на входе в пакет, -у - обьемая скорость потока реагентов в реакторе, 8 -1агоз!ад& геометрической поверхности катализатора в -пакете» т. -. скорость гидрирования' Сензолг. в расчете на единицу площади геометрической поззрхности исследуемого катализатора, которая является • фуыэдтеЯ токуете ионцсятравй бг'зола сб и цшгагексана сц, пар. : цизлмгогодавления водорода ?Ий- ц.тевдератури т. : Еили'прозоденц две групш экспериментов. В одной из них исследовали зависимость интеграл; ной скорости реакции « от начальной , 'концентрация бензола с0£ пру температура 453К и различных фпкси-рбзашм: ¿¿влетах водорода. Начальную концентрации бензола сарь-;.;яро2адй 07.6,4 д& 2-5,0 моль/М3. Было установлено, что ин'-уграль-;.'гнал скорость реайй«! 'Я рзстзт с ростом концентрации бензоле в об-¿.хвлабта' йая» о09;и ¿ражи5У-окй постоянна при больхих с0б (рис.1 к 'У / Зк&.1е'р1й.ййТалы!0. боло 'Ь'Мрукено .торможение реакции циклогек-"'•сайоа: ваЗДйио шмедавго^'реакционную смесь в количестве 2,31 '«аль/н* -:(гфи;« 0,б4?Яй я о^' =^3,28 моль/м*) .снижало степень }1фейр'гпшп;1я' <5 15,8. до 8,7л. Найденные .экспериментальные зависимо-'•НгЗ; Ум5глз'?2др;:г<зль11о. сгтсшшись уравнением лэнгмэровского тапаг

к'о,

г = -£- (2),

1 •+ К.сл + К с 6 6 ц ц

где к'- константа скорости реакции, Кб и Кц - соответственно^ константы сорбции бензола и цикяогексана на никеле,. зависящие.,, вообще говоря, ог Р„2 и т. Для к' зависимости от р,[г «Зуда близка-к линейной: к' = ¡с-ри2.

Во второй группе экспериментов при различных фиксированных РН1 и соб варьировали темпера-туру реактора г интервале 4Х5-5.35К. Полученное зависимости интегральной скорости реакции и от температуры при Р|)2=0,ЗЗМЯа и Рн..=0.,55Ша проходили ч.ер.ез максимум -(рис.2).. При давлении водорода 0,87 л 1.10-1,18 МПа.в исследованном интервале температур максимум отсутствовал, что согласуется с имеющимися в литературе данными о смещении температурного максимума скорости реакции гидриров.ан.ия б-гпзола на никелевом- катализаторе в область более высоких температур с ростом, парциального давления водорода.

Экспериментальные результату аппроксимировали кинетической функцией в виде:

- -

1 +

•сб,р»1г____(3),

-Н

Рн, J

• с- + k -е

б •* ц

'Иг ^

где к4-к. к2, ка, к^Кц зависят о.т температура по закону Аррениу-

са:

lcj koj-exp(-Qj/RT), .¿'=1,2.3,4, (4),

Параметры ko j и Qj кинетической функции va находили, минимизируя, методом случайного пои,ска random функционал

= - »p.j2 • .-(б).

где N - число экспериментов в серии, t - экспериментальное значение конверсии в i-м эксперименте при'заданных . р^., РНа и Т, и а £ L- ее расчетное значение., найд<?ннр.е численным решением ура- .' внения (I). Значения параметров цредатавдены в табл.. I, Иа рис, 2 приеедени экспериментально найденные пч.ачеи.ия интегральной ркоро- ■ ' от и реакции и рассчитанные в еоотре.тс?81Щ О кинетической функцией,; (3) и уравнением (1) зазисимосуи w от Т, Mosho видеть, 'ч#й..Пред- ! '..; локенна! кинетическая функция удоЕлетворительнй описавает результ ''hmi экспериментальных наолюдедий. . ■ ' - '*<• ''' .

**

, мояь/сек

Рис.1. Зависимость интегральной скорости реакции на пакета пластик плазмонанесенного ¡М/М. катализатора от начальной концентрации бензо -ч. при -;53К и НПа: о -^0^56; о - 0,551;> - 0,873;о- 1,173.

' ; • Т,К

Рис.2.. Зависимость интегра>. чоЯ скорости реакции на пакете

пластин нлазмонанесенного к 7/"Л катализатора от температуры

"при различных РНг» МПа: о -""0,376; а - 0,551; £» - 0.882;о-,

1,17Б И с06, моль/м": о -7,70; о - 3,21; Р>- 0,87;О--6,32.

'Кривые рассчитаны в соответствий с кинетической функцией (3).

Табл. 1

Параметры кинетической функции (3)

.1 ' : г '

1,00-10"*'. м"/мг.11а*сек 2,29.10""'' м*/моль 3,73.10я \ м*-Па/моль 1,17.10" М*/МОЛЬ

1 КДж/МОЛЬ -24.8 + 29Х 72,7 4 4,3% -64,4 1 ЗОЖ 71,3 ± 14»

Для. обоснования кинетической функции (3) предложен следующий механизм гидрирования бензола на пд/Ш'Кати-мзаторе. Предполагается , что на поверхности катализатора происходит обратимая равновесная сорбция бензола .в двух формах, о-форыа, которая неактивна в реакции гидрирования бензола и тормозит ее протекание, ,;редста-вляег собой поверхностное соединение СЛН4, образующее две о-связи с активным центром катализатора (I). В реакции гидрирования активна я-форма (В). '.' • * '! ' ■ .

^ . <1> Ш

Принимается, что взаимодействие гс-формы бензола с водородом из газовой фазы является необратимой лимитирующей стадией процесса. Водород также неконкурентно; сорбируется на поверхности катализа? тора в атомарной форме,. Кроме того, учитывается равновесие между находящимся в газовой фазе и сорбированным на поверхности цикло-гексаном. В целом "предлагаемый механизм выглядит следующим Образом (рядом с обратимыми стадиями" записаны выражения для их констант равновесия): • • -" ■ ■. . •' '-, '/.-:•'; : •"' :

к„, ; •' в* ■ '•.-'. ";"

н <г>+ 2У гнсу). «и,-щ . ж" (I);

а ■ - ■: . щ ■ О *.р .

' V *Н* \

К ' ' * в »" б' ' • 1 '' ■

С Н (г)+Х+2Х «-—2- о-С Н (Х)+2Ш), кя * ° " , (В);

■ л '■;';•:.-•"Л ':.";"/■. с6-0*'в* ■'

* * —^ ьСНЧХ), к, --£--(В);

*-сЛ,Ш + и,(г) -■> С Н.(Х) (лимитирующая

в ' стадия) } (IV);

J

С н СР)> х ^ СН,(Х) Кц = —-S— (V).

* " ' 11 о-в

. Ц *

Здесь через X и Y обозначены центры сорбции, бензола (циклогекса-на) и водорода соответственно; 0х и 9У -доля этих центров, остающихся незанятыми в процессе реакции;.0Х, 8а, вц и вя -доля центров, занятых, соответственно, ic- и а-формами бензола, сорбированном циклогексаНом и атомарным водородом; сб, сд и PHl - концентрации бензола и цикпогексана в газовой фазе и парциальное давление водороде, соответственно. Скорость . реакции гидрирования, определяемая стадией IV, равна

в*'?н. e-L WVmu ■ ..

где к — константа скорости лийитирущей стадии. Исходя из соотношения , • - .

-V V V V1 ; <7)>

а также выражений д.¿i К^, KQ ir Кц, можно найти

Г - --—:-—-^------- . (8). .

1 + |К, {»с. *■ K„»ó„

У* «Ír,-*J " 4 4

; Выражение для скорости реакис < <8) соответствует экспериментально найденному уравнению i3),--c¿m положить kt= к-к^., кж= к^,

.Предложенный нами механизм.удовлетворительно описывает экспериментально наблюдаемую' зависимость скорости гидрирования бензола на. никелевом катализаторе в зависимости от сб, ?ш, Т.

Гидрирована -тыею. Исследование кинетики гидрировачдг этилена доводили на установке КЛ-2А в реакторе. Í0PMI4K-I ка.гсласти-не Ni/Ni-катализатора с тч<>.»той покрытая 100 мкм, площадью 0,65 см2. Эксперименты проводов ггри общем давлении, близком к атмосферному. Водород п реакционной смеси всегда находился в избытке (не менее 9:1). Пер^д каждой серией экспериментов катализатор в теч. 1,5-2 ч прогревали ь токе водорода при температуре около-473IC, после чего выдерживали в этилен-водородной смеси в течение

И

<1ч при 413-418К до стабилизация с-гл активности.

Измерения провору,ли в интегральном режиме. Результаты экспериментов описывали уравнением

и-с ¿ае

----- г (с, г) (9!.

Б с1х

Зависимость интегральной скорости реакции IV от скорости готока реагентов V исследовали при температуре 418К и двух различных концентрациях зтилена в исходной смеси с0эт= 2,44 и 1,34 модь/м®.; Результаты хорошо аппроксимировались уравнением (5) с кинетической футсцией г в виде

Г„(с .Т) = к''С

«ОТ ЗТ

(10),

что видно из рис.3, где экспериментальные данные представлены в координатах, соответствующих проинтегрированной форме уравнения (9): —1*1 (1-ге ) = к'-Б/г). Найденное по линейному МНК значение

выл

X' составило 0.Ю4 м/м -Сек (доверительный, интервал <3%).\

1 п (1 -зс)

е.ее е>.

а.

- ''ГГ1-ГГТ1 ГЦ 1-ГГГЧ Т Г'Т 7 } 7~ ПГТ ГТ~Т~1 "Т~~рТТ"Т*'ТТ »"Г п -

14» е. до 0.35» ь.

1 /-V

Рнс.З. Зависимость степени превращения этилена от объемной ,. скорости потока в координатах реакции 1-го порядка при

с^.моль/м :0- 2,44; О- 1.34.

Зависимость логарифма скорости реакций гидрировашш отклепа от . ебрат^рй температуры, исопедсштаая при с0зг° 2,48 мрль/м9,-покат »"апца на рис. 4. Оцененная по этим манят кажущаяся энергия едал» вац>ш .составляет V б ккал/иоль. >•=• .*',''"; '.''■ -''

1п .v

- 1 .6Л5-

-г.до--г.це-

■¿.аде-з 2. гее- з г. з г,¿ле- з' а'.¿ье- з

1/Т

Рис.4. Зависимость скорости реэ'тдаи газирования этилена от

температуры.

. 4. Сравнение производительности одиниин объема реакционного ' пространства для различных типов исследованных катализаторов.

Предварительная оценка производительности единичного объема (по количеству преврзщаамого реагента и выделяемого тепла) ката-лизаторны* блоков на основе исследованных пленарных, никелевых катализаторов гидрирования по'казша, что для процессов гидриропа-' ния бензола на никель-хромовом катализаторе и гидрирования зтиле-на нр ;ИУШ-«катализаторе достигается высокая теплочанряменность -около 3600 и 86800 кВт/ы* соответственно (при Т= 418К). соответствуйте этчм значениям перепады г-гшератур меэду наиболее нагретой облао'|_,ю реакционного пространства и внеиней теплоотводяцей поверхность» могут составить порядка десятков и сотен градусов. Для процесса гидрирования бензола на плазмонанесенном никелевом катализаторе' ТбШюнапряаенноЬгь составляет ЮО-БСО лВт/м" в интервал 0 температур 373-453К (для наиболееактивных образцов), так что соответствующие перепада температур могут быть около 0,6-гк.

Таккм образом, для последней системы задача эффективного теп-доотвода аз зоны реакции на-является'актуальной. В то же время для первых двух систем эффективный тегшоотвад, очевидно, необходим. В ейязи с чтим они бит исследованы'нам как объекты моделирования П оптюдаэации катализаторкых блоков, на которых протекают реакций Со ¿значительным тепловым аффектом.

я

5. Математическое моделирование и оптимизация цилиндриче .жо- ~ го модуля гидрирования с регулярны?.! расположением катализатора.

Кателапшческая лоделъ цьниндрического лоду.ы гидрирования. Объект моделирования представляет собой цилиндрический блок, состояний из лланарннх каталитических элементов (рис.Б). Отдельный элемент состоит из теплоперэдаюцей подложки в форме диска, на которую с обеих сторон нанесен достаточно тонкий слой катализатора, образующий плоскую каталитическую.поверхность. В'каждом элемента имеются центральное и краевые (вдоль линии периметра) отверстия.

1 г каталитический

элемент ,

2 - слой катализа-

тора

3 - .теолопереда»-- щая подложка

зазор между элементами

Б - центральное отверстие

в - I раеше • -отверстия

направление дбиярния потока реагентов. >

Рис.5. Конструкция цилиндрического'модуля гидрирования.

Движение реакционней смеси в блоке .осуществляется мевду каталитическими поверхностями в радиалгном направлении - от центрального канала, образованного центральными отверстиями элементов, к краевым, образованным краевыми отверстиями (в принципе, возможно и обратное напр.^декие цвииения) . Перенос вьгделипцегеюй тепла реакции происходи* „а рцдаальном управлении по теилопроаодяцей

подложю). - • ' • '" . •• -.-

кл '

Описанная конструкция модули гидрирования выбрана иэ соображений технологичности цилиндрическое формы оболочки и обеспечения эффективного (по кратчайшему пути) отвода тепла из зоны реакции. Модуль характеризуется следующим набором основных конструкционных ■ параметров: полутолщина подложки h-, толщина слоя катализатора -'h , па-ушярина з.йзора между соседними элементами hs, радиусы элемента Ro и центрального какала Rt, число элементов в модуле п. . Математическая модель цилиндрического модуля гидрирования состоит, из системы макрохине гичесхих уравнений, описывающих протекание реакции, массой и теплоперенос в катализг/горном блске, и .вспомогательно" сис.змы газодинамических уравнений, позволящей ' оценить равномерность распределения потока реагентов по зазорам между отдельными элементами и общий перепад давлений в модуле.

При построении макрокинртичеС1\ ой модели блока принимались следующие допущения:

1) поток реакционной смеси равномерно распределен по радиальным зазорам к:аду отдельными дисками;

2) водород в реакционной смеси является мачрокемпонентом;

3) радиальная диффузия углеводорода существенно меньше его , конвективного переноса;' ■

4) реакция гидрирования протекает вблизи поверхности (на малой Глубине слоя) каталитических элементов блока;

5) переносом тепла реакции через газовую фазу (как кондуктив-ный; так и<конвективннм; можно пренебречь;

. , • 6) переносом тепла а слое катализатора в радиальном направлении можно пренебречь по сравнению с переносом от внешней поверх-■ '-юности олс. . к подложке;

7) теплопроводность подложки■достаточно велика, так что пере-Пядрм температуры но толщине подложки (вдоль оси з) можно прене-¿речь;

О) температура теплоотводящей поверхности (оболочки) модуля - : ' постоянна; скачки температуры на границах контакта тешюотводлцей

подложки с оболочкой и каталитическим слоем пренебрежимо малы. '.' Сдельные допущёния позволили существенно упростить систему

макрокйнетических уравнений и записать ее в следующем виде:

,• dc(r) . гх&

---- = --------r.vr(c,T) (Г1), •

■ dr Vе

- т,(г)] = 3 , (12),

1 (1 йТ,(г) А., 1 ,

--г - =-----|Т (г) - Т <г>1 (13),

г йг йг \ 1г. • 1гг

с граничными условиями

I ЙТ»1 (Ч

С . = с : —- . = О : т I . = т

»---1 - аг !■—, - 1- --«, ■ °

где г и г - радиальная и осевая координаты; Т0- температура''-.оболочки модул?- т,(г) - усрэдненная по а температура подложи; • Т2(г) - температура внешней поверхности слоя катализатора; и Л. - теплопроводности подложи и катализаторнто слоя соотьетстве- -нно; с(г) - средняя по потоку концентрация углеводорода в смеси; со* начальная концентрация углеводорода на входе в блок* \чщ-' скорость реакции в расчете на единицу площади внешней.поверхности слоя катализатора; О - тепловой эффект реакции; у - объемная скорость потока реакционной смеси в,блоке. '

Е диссертации рассмотрены также критерии, позволяющие судить-о выполнении принятых допущений для конкретных моделируемых систем с известными параметрами. ' ?

После перекода к безразмерным переменным р «■ 17йы, х = 1-с/со, 01 = т./ т в математической модели выделяются следующие характеристические комплекта!: а = (■ а) / <Л.^-Г0), р \ / И0, у = ' "к I? 2 ' '

„ --2— н = (юя г-п>/(и-с,,) = (1сн*-п)/о,, где оп - и-с„

^ « С/ О О Р -Ы о

- обвдй поток углеводорода через блок, моль/с. ■

¡■¡з анализа си с теш газодинамических уравнений, записанных в ' приближении кв(. ^непрерывности фильтрационной проницаемости блока дисков и несжимаемости газовой смеси, найдем, что распределение, потока по зазорам м<-вду элементами блока определяется енаЛеннем

/и т и ■ ' . •

где ь - общая' высота блс :а; и-, и - и .

иг- газодинамические сопротивления соответстБеьно, центрального канала, краевых каналов и можзлемен'.'кого пространства блока (в .

радиальном направлении). Последние определяются как иц(кр) « .

(И? , dz

„ > , <VPq) РДе Рц и Р1ф - давления, 7ц и

ц(яр> ' Ц

V - обшиныв потоки., соответственно, в центральном и краевых

. каналах рассматриваемого участка блока, и принимаются постоянными для блока с дань-ми конструкционными парше трамп.

П' казано., что пои 11 '< I распределение потока выражается формулой V[((z) г» Vo(i-s/L), т.е. убывание потока в центральном, калаче 'вследствие его перетекания по ме&элементному пространству происходит равномерно.. Наоборот, при больших значениях Q все перетекание суеси и, соответ-с-т-венно, ее химическое превращение осуществляется в начальном и конечном участках блока. Абсолютная длина этих учаотк'оа не зависит от общей .даны модуля L. Б таком случае добавление Ноаых элементов (без изменения их конструктивных параметров) приведет лишь к расширению застойной зоны' в центрально,-? *. части модуля, а число "работаздих". элементов не изменится.

; При' выполнении условия равномерного распределения по тот Q I '' общий лерчгюд давления в блоке можно оценить по формуле

- Лр ---где |1 - дмамичеснэя вязкость смеси.

' • KpdiiefMt оптМёацШ. лодуля и .*с-ювит численного лобелироба-> ыия гйВрира&анш углеЗзвородод нетиизаторнол блоке. В качестЕ-е • основного критерий оптимизации модуля выбирали удельную производительность едияйда его объема г(:

« и-о-»

.< т, „ _ „-----(14),

: ° ■ ч t-mj

где Ь. * ft. (ftt+ h2t ), ре - стетиъ превращения углаЕодсрст в 1 ' блоке. Дополнительно родили" услоёи/ о1!рйМчеиия гкелмальной . температура К общего перепада' дкйламийг Т-^'Г*. АР s ЛР*, где г* . г максимально 'Лфуепш^ температура й- блоке, АР* - максимально •• допусй'йЛЙ <гёфёпЬ$ яйлЬний между уходом и' йыходом пэдуля. Опти-* М11зиру.etwfit ¿ёлЙчМнами'.являлись ¡виш.епербчИслеипие конструкционные ' • Параметр« модуля;','

Пр.едварЯ^ЛЙн&е исследование выражения для г/ показало, что '.•;. этот критерий (kiUOTCiiH.o возрастает q уменьшением Ru. В последую-цих раС.чеТа'^ г.рйнтали реадастичние значения параметров 16 ш Срадйуб- йййй&ртэд* .Кауллиэаторних трус? И преммилвцних реакто-■ pax), h4- б'.'З ш (для сюя. никель-хромой? о катализатора) к 0,1

мм u'Jifl пленарного Ni/Mi катализатора). Кроме того, задавали тех-— ¡«логические параметр!! и, то и а>.

В качестве независимого параметра при оптимизации рарсматрав?-ли комплекс в. ' гмллексн 7 и т подбирали так,, чтобы выполнялись условия е,|р.р= е* = Т*/ '"0 и Систем1.' уравнений (II--Ï3)

il безразмерном виде для каждого, заданного набора а,р,7;*,с ,Т решали численно на ЭВМ методом "предиктор-корректор" четвертого порядка. Начальное значение температур"' подложки 6 (p=-f ) находили методом стрельбы, причем промежуточные значения'6t(p) задавали с помои а процедуры половинного деления. Температуру внешней поверхности катализатора на каждой '¿are находили из1-уравнения Ц2), реыоя его численно половинным делением. Рчказано. -что решение во всех случаях сыло единственны:.!. Подбор значений 7 и t осуществляли дотэдем хорд либо половинного деления.

Из ш.йденкцх значений 7.к т определяли параметры hi и п и далее находили высоту блока L (полагая hA+ \ » ha')' и-его удельную объемную производительность г} но формуле (14)., ^

ûrûMAiiooïfMi лйдулч гиОрщювант бензола. Принимали, что гидри-"" роюание Сеь," ола в хвшмдричегке« модуле с пленарные никель-хро;.:оЕ1,м катализатором протекает ъ еяедухвдх условиях? соотнетст-. ьущнх реальным технологическим: РНг~ IMIIa, с^ 24,4 моль/:.:3, v -•-■ 7,7-in"V/c, й~(|,3 (степень презрацения в те'плонапря:кенной секции промышленного реактора); Скорость газирования w описывали частной. формой эмпирического уравнения, полученног j ".М.Про-скурнкиктл и сотр. (ГИП): ' .

Wr= kii0exp(-D-ï - B/Uî-î)) ' (15),

(rW >:^=7//С£-10'\гаь/м2-с, l, =Û,Û24K~\ S =12,0 ккал/моль.), которое для ячданнг»: значения РИг и удовлеи-оритедьно согласу- '• етея с кинетическим уравнение,\î (3). 'Максимальную темпера гуру. в'' блоке г* полагали равной 5-73К. • . " -''••••г-.'...;. h

йа рис.6 приведены зависимости высоты блока L от р при различных температурах сгепки модуля То (при заданны.: сс ' у, а', Р.о имО-ш г} % I/L). Как вхдно, все криьые имеют тн'лгр.ъ., Положение которого сдвигается в сторону мльпш р при росте '-''0. Наличие минкму-.

- выполнение : .-того ' приближания проверяли, ",оцвкиЕйд Ь. ' йз

■ ■'- . ' i' : ' ' H ' •:'.'■ . Л"'

формулы да Af (стр'#>. ь которой яопагаяи ¿р "'•

... ; - . '

L,mm

ом

3S3K

а АО

ß

Рис. б. Расчетная зависимость высоты б л oi/a гидрирования бензола от относительного радиуса центрального отверстия.

ма свявано с конкуренцией сокращения толщины каздого элемента, за .счет уменьшения толщины подложки венцу сок.'.дения расстояния тец-лопгреноса при росте ß, и одновременного роста, общего числа элн-.ментов- в связи с уменьшением площади каталитической по: ерхности каждого из mik. При этом минимальное значение L монотонно растет с ростом ?о в исследованием интервале (рис.7). В рассматриваемой области нулевого порядка реакции изменение сб, а тагсхе заданного значения ¡г приводит к пропорциональному изменению I. и V, так что значение ri от с, и ге по сазпскт.

•J

Расчст юдула, eußpupoöcaaiA егхилошз. Гидрировснио этилена на ■ плкнарнсм круги юли спор ci гам Ki/Ni катализаторе рассматривали при постоянной температуре стгйки модуля tü = 39sk. Принимал! та:г«:е ОЛКЯа, и - м/с, т* - 453К. Степень п^овравдммя в

/блоке считали равной 0,8. а исходную концентрации отилена c.t изменяли з пределах до 6 мояь/м4. 'Для вираженкя скорости рссисцпи кепользелали кинетическую функци- 1-го порядка С ГО■, полученную при значениях с и т^мпе-атуры, соответствуздх укаоа'ишу интервалам. Принимали к 'к (-Е/СЯ-Т) ), о-- ieß,5 ма/м*-о, S «= 25,6 кЯг/мэль.

i.'r v Полученным зависимости удельной производительности модуля от р

2D0.0 1

(-,«11

О.О -Ь-Г1 т г I м I I ЗиО -12Э

Т' >111111

чей Бее

Т„,К

гБэ.с-1

Ч^У ноль,/ы-3. сек

|

ТТТТ ПТТ-ГТ V -

г.т Л..ШО- ¿.йо.

с0 .,м.суи»/м'

Рис.7. Зависимость высоты блока гидрирования бензола при оп-мальнсм значении р от температуры теплоотводяцей поверхности .

Рис.8. Зависимость сдельной производительности блока гидрирования этилена при оптимальном, знаг-энки р от начальная- концентрации этилена. <•

щиЯ этилена сз качестяенк-о содо-

для различных начальных концент

бны зависимостям, найденным для модуля гидрирования бед-зола., а именно, имеется максиму т;., абуслрвленный' теми же причин-амк.. $ ростом с оптимальнее зь-аченля р растут, г соответствующие- гол ■значения ц проходят чераз .максимум, достигшему«*- при со ~ 3,!?3 моль/м* и р = 0,885 и составляшиИ 219,9 моль/м"• с (рис. '£..

.Указанное влияние с на V объяоь^^с» одновременны» ростом яря увеличении общей производительной^ дюдуля 'V и сЕЛзанш® р повышением скорости реакции и теллоэдгеленод ростом .толщины рад-ложки , что увеличивает общий объщ модуля V. Для малых ;с.а преобладает влияние первого фактора, в для >$одъшщ - второго, при промежуточных же значениях с наблюдается максимум Щ. Л •

Сопоставление ц/иинОрцческоео ладу*® ■ е планарны*. кикелъ-хг.шобш юталшалрол и пролишл&шово р&цмэри щдрлро'дания бензола. Сравнение- эффективности• работы -оаирбанпрр блока планор->шх каталитических элементов и гранулированного слоя- .провели по критерию производительности -едив-ицы рвэдйяонвопо объема,. Производительность первой секции промаш энроро ре^кторд сидаи^ованич бензола вычисляли' тьи до -значем^з'п&рам.е.тррр й0» )в и';яр, соответствующих рогилйсс.} г&дому «вадавд^гло процесса, Для

160.Г -

вычисления объема гранулированного слоя использовали ту иге эм.чи- -рическук) формулу (15), записанную в расчете, на единицу его объема. Расчет проводили для температуры катализатора 502К, соответствующей максимальному значению скорости реакции. Найденное зна-. чение,объема гранулированного слоя увеличивали в 9 раз с учетом тоге что в первой сеи'ии промышленного реактора катализатор разбавлен инертным наполнителем в. соотношении 1:8. Для сравнения

■ рассматривали оптимизированный по р модуль при температуре стенки Ти- 453К (проьишленныр условия 403 + 503К),

Было найдено, что', удельная производительность цилиндрического модуля, содержащего пленарные каталитические элементы, а 9,6 раза больае, чем гранулированного слоя такого же катализатора. Это соотношение близко к коэффициенту разбавления гранулированного слоя, т.«-. рост производительности блока достигается за счет л.:к-'.. видации "балласта" - инертного наполнителя, благодаря а^фективно-\..у теплоотводу из зони реакции. Исходя из этого, можно оценить, что э&\.;нэ предлагаемым модулем второй секции промшлленкого реактора с разбавлением слоя 1:2 приведет примерно к 3-кратному повышению удельной производительности; замена третьей секции (нераз-Сазленный гранулированный слой) не даст существенного прироста .удельной производительности.

6. Гидрирование бензола в демонстрационном реакторе со сборным ■ катализаторнш блоком.

л Исследог "лие гидрирования бенсюла в демонстрационном реакторе проводили на сборных катализаторы« блоках с различным числом гатвлитических элементов - 60, 30 и 15, Механические свойства , подложки каталитических элементов обеспечивали ее надежный коч-. такт о охлавдг.эмой стенкой реактора. Для сравнения измеряли скорость'реакции на гранулированном слои николь-у; омоього капл/за- •

■ тора в том же реактор^. Катализатор исподьаовЕйт в смеси с иьерт-'■;' нш керам /еским разбавителем в объемном соотношении от 1:7 до .' 1:8, что соответствует регламентному разбавлению катализатора в '• первой зоне'Пром-пиленного реактора гидрирования бензола, йсследо-

вапйя проводили в интервале температур 393*463 К.

■ На рис.9 показана зависимость удел/ ной производительности сло-''' кь на едини/.'у его объема Wv и на единицу площади вльвшой (гег-мет-"' рической) поверхности катализатора wa от числа элементов в олоко,

110.0 -1

> иоль/и'.час

моль/м »час ■6.0

п=30 п=15 ■ 1/п

Рис.9. Зависимость удельной производительности э:ссперимен. гллъиото блока гидрирования С ¡зола г>т обратного числа каталитических элементов в блоке при Т, К: I - 415; 2 - 448. Пунктиром показаны соответствующие значения для гранулиро- • ванного слоя.

а такке соответствующие знг. .ешя для гранулированного плоя при температурах 415 и 448К. Для исследуемых блоков эти зависимости близки к обратно пропорциональным, что, на наш взгляд, обусловлено неравномерностью распределения фильтрующегося потока по зазорам между элементами блока. Это подтверждается сценками на основе предложенной газодинамической модели (см.пункт 5), согласно которым реально работающими в этих блоках являются .примерно 1?, элементов. Оцененное число работающих элементов неплохо соответствует данным эксперимента, согласно которым наибольшие значения чгв, достигаемые при п = 15, .ухе близки к производительности • единицы геометрической поверхности катализатора'в гранулированном слое. Очевидно, дальнейшее сокращение общего числа ¡»лементов в блоке' (ниже 10-1?,) не приведет к заметному росту -У/а и У/7.

Таким образом, ' :аксималь:ш производительность одкнищл объема реактора со сборш,;гл> блоками, достигнутая экспириментально (для . блока „с -15-ю элементами) з 6-10 раз гереБьтает-г-лов^э для промыа-

ленного реактора. Этот результат хорошо соответс. эует приведенной -1 вше расчетной оценке.

В целом результаты математического моделирования и проведенные испытания убедительно демонстрируют преимущества регулярного расположения достаточно тонкого слоя катализатора на теплоотводящих элементах, позволяющего обеспечить эффективный теплоотвод из зоны реакции при проведении гетерогенно-каталитического процесса с большим тепловыделением.

ВЫВОДЫ

1. Разработана технология получения высокоактивного (на единицу площади геометрической поверхности) пленарного никель-хромового катализатора с толщиной каталитического слоя 0,2-0,5 мм методом холодного, напрессовывания порошка такого катализатора на теплопрс эдяду» подложу из пластичного rpatf :та.

2. Рассмотрены области применения различных планарных николь-. содержащих катализаторов в сильно экзотермических реакциях гидри-

. рования Для реакций, идущих с щеренной скоростью и интенсивностью тепловыделения, например, гидрирования бензола, рекомендуется пленарный никель-хромоЕый катализатор. Для легко протекающих реакций'с высокой интенсивностью тепловыделения, типа гвдрирова--• ния этилена, рекомендуется пленарный плазмонанесенный никелевый катализатор.

.3. Установлено, что,кинетика гидрирования бензола на плазмо-; нанесенном пленарном катализаторе Ni/Mi в целом описывается в рамках схемы Лэнгмюра - Хиншельвуда. Наблюдаемые особенности ки-нэг*ки регчции могут быть объяснены сорбцией углеводородов б раз. личных формах, одна из которых блокирует активные центры.

4. Гпедложена и оптимизирована конструкция цил ¡дрического модуля гидрирования бензола с пленарными каталитическими злекоп-тами з форме дисков. Оптгчальное значение относительного радиуса внутреннего отверстия модуля р монотонно растет, а соответствую-.„;. цая ему производительность единицы объема модуля падает о ростом

температуры внесшей таплоотводяцгй поверхности. . | На прчмере моделирования проце ••са гидрирования этилена в моду-, ле той же конструкт'.. пг%з»но, что. для реакцил иерьзго порядка ' . по концентрации углеводорода существует оптимальная начальная .'концентрация последнего, при которой произьодительносп единицы

Г'З

объема модуля, соответствующая оптимальным р, максимальна.

5. Проанализированы условия однородной фильтрации потока реагентов по зазорам между элементами блока в приближении квазине-прерхвнооти фильтрации.

6. Разработан и испктач в условиях, соответствующих реальным технологическим, Собцое давление .1,0 МПа) демонстрационный реактор гидрирования бензола с пленарными каталитическими элементами. На основе математического моделирования й ■ эксперимента лышх ис-, следований установлено, что по удельной производительности единичного объема и по теплонапряженности цилиндрический блок планер-кого никель-хромового катализатора на порядок превосходит реактор с гранулированным слоем того зке катализатора.

Основные результаты диссертации опубликованы г следующих работах :

I. Сердюков С.Н., Сафонов М.С., Лунин В.В., Фом*и A.A., Ве-селкова O.K.- Иланарные никельсодержатче катализаторы с контролируемыми макрокинетическимл параметрами. // Научные основы при го- г товления и технологии катализаторов: Тезисы докладов I Всесогако-го совещания. / Мя;.ск - 1339. - С.356.'

2 Сердюков С.Н., Фомин /i.A., Грановский U.C., Сафонов М.С., . Ееселкор^ O.K. Планаршй никелевый катализатор гидрирования бензола и каталитические блоки на его основе. / Блочные носители и катализатор: сотовой струи: ;ри: "езисы докладов I Всесоюзной научно-технической конференции. / Пер"Ь -IS90.- С.83-84.

• 3. Фомин Л.Л., Грниавок'/Л U.Z., Сердюков С.Н., Сафонов М.С., ßt-селкова O.K. Кинетика гидрирования бензола на плазмо!Г.несенном пленарном ни?плеьом катализаторе. //,Кинетика и катализ. - 1991.- Т.32. - ,'fô. - С.671-677.

4. Сердюков С.Н., Сафонов М.С., Чумак П.С., Веое.пког^ О.И., Бельноз В.К., Кижникова И. В., Фомин A.A. Гидрирование бензола на никелевом катализаторе, полученном напылением а аргоновой плазме. // Нефтехимия - 1992. - T.Ö2. - »I. - С.18-24.

5. Фомин A.A., Сердзоков С.Н., Сафонов М.С. Оптимизация структуру катализаторных блоков .едя неа^тбатйческого проц-К'-са гидрирования бензола. // Блочные носители к катализатору сотовой структуры: Материалы .1 Совещания'. / Новосибирск - Т9Э2.- С. 149-155.

• ! J0¿

. 24 ..;•".... . _ ;V .

а