Анализ процесса теплопередачи и необходимых условий ведения высокоинтенсивного процесса синтеза углеводородов из СО и Н2 в трубчатом реакторе. Исследование изменения коэффициента теплоотдачи по высоте слоя катализатора в процессе синтеза углеводородов.
Аннотация к работе
С ростом температуры селективность процесса ФТ по отношению к углеводородам С5 резко падает и управление этим параметром процесса возможно при строгом поддержании заданной температуры в каталитическом слое. Однако, изза сложной конструкции (необходимо создание каталитических каналов размером порядка 200 - 500 мкм) и проблем с их изготовлением (в мире 2-3 завода владеют технологией изготовления таких реакторов) они не получили широкого распространения. Изменяя масштаб турбулентности в реакционном пространстве, в частности увеличивая линейную скорость потока, меняя размер и форму зерен катализатора можно добиться интенсификации теплопередачи и устойчивого квазиизотермического режима работы реактора. В трубном пространстве реактора, где расположен катализатор работающий при температуре t1, выделяется тепло реакции (q), которое передается теплоносителю (кипящей воде с температурой t0) в межтрубное пространство через металлическую стенку толщиной ?ст и теплопроводностью ?. теплопередача реактор катализатор углеводород Общее уравнение теплопередачи имеет вид [13]: q = К·F•?tср (1) где q - тепло реакции, КДЖ, К - коэффициент теплопередачи, Вт/м2•°С; F - поверхность теплообмена, м2; ?tср - средняя разница температур, ?С.
Список литературы
1. Wood D.A., Nwaoha C., Towler B.F. Gas-to-liquids (GTL): A review of an industry offering several routes for monetizing natural gas // Journal of Natural Gas Science and Engineering. 2012. V. 9. pp. 196-208.
2. Steynberg A.P., Dry M.E., Davis B.H., Breman B.B. Fischer-Tropsch Reactor studies, in: A. Steynberg, M. Dry (Eds.), Surface Science and Catalysis, vol. 152, Elsevier B.V, 2004, pp. 64-195, 1-700. ISBN: 978-0-444-51354-0.
3. Philippe R., Lacroix M., Dreibine L., Pham-Huu C., Edouard D., Savin S., Luck F., Schweich D. Effect of structure and thermal properties of a Fischer-Tropsch catalyst in a fixed bed // Catalysis Today. 2009. V. 147. pp. 305-312.
4. Zhu X., Lu X., Liu X., Hildebrandt D., Glasser D. Study of Radial Heat Transfer in a Tubular Fischer-Tropsch Synthesis Reactor // Ind. Eng. Chem. Res. 2010. V. 49. pp. 10682-10688.
5. Савостьянов А.П., Нарочный Г.Б., Земляков Н.Д., Яковенко Р.Е. Обоснование использования циркуляционных схем в синтезе углеводородов из СО и Н2 // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2010. № 4(3). С. 686-690.
6. Смирнов Р.В., Бахвалов Ю.А. Математическое моделирование теплообменных процессов в энергосберегающих гелиоустановках // Инженерный вестник Дона, 2013, №3 URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n3y2013/1782.
7. Gumuslu G., Avci A.K. Parametric Analysis of Fischer-Tropsch Synthesis in a Catalytic Microchannel Reactor // AICHE Journal. 2012. V. 58. pp. 227-235.
8. Sobieszuk P., Aubin J., Pohorecki R. Hydrodynamics and Mass Transfer in Gas-Liquid Flows in Microreactors // Chem. Eng. Technol. 2012. V. 35. pp. 1346-1358.
9. Ладоша Е.Н. Имитация рабочего процесса поршневых двигателей на основе моделей химических реакций, турбулентности и теплообмена // Инженерный вестник Дона, 208, №2 URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2008/78.
10. Deugd R.M., Kapteijn F., Moulijn J.A. Trends in Fischer-Tropsch reactor technology-opportunities for structured reactors // Topics in Catalysis. 2003. V. 3. pp. 29-39.
11. Аэров М.Э, Тодес О.М. Гидравлические и тепловые основы работы аппаратов со стационарным и кипящим зернистым слоем. - Л.: Химия, 1968. -512 с.
12. Геращенко И.О., Лапидус А.Л. Расчет процесса теплоотдачи при синтезе Фишера-Тропша // Технология нефти и газа. 2011. № 5. С. 18-23.
13. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. - М.: ООО ТИД «Альянс», 2004. - 753 с.
14. Welty J. R., Wicks C.E., Wilson R.E., Rorrer G.L. Fundamentals of Momentum, Heat, and Mass Transfer, 5th Edition, 2007 p. 711.ISBN-13: 978-0470128688.
15. Савостьянов А.П., Нарочный Г.Б., Яковенко Р.Е., Бакун В.Г., Земляков Н.Д. Синтез высокомолекулярных углеводородов из СО и Н2 на кобальтовом катализаторе // Катализ в промышленности. 2014. №4.с. 27-32.
16. Программа "Физхим" ППП "Технолог", разработчик ООО "ТЕХНОСОФТ-Компьютерный центр", г. Москва.
17. Савостьянов А.П., Яковенко Р.Е., Нарочный Г.Б., Лапидус А.Л. Влияние разбавления синтез-газа азотом на процесс получения высших углеводородов по методу Фишера-Тропша // Химия твердого топлива. 2015. №6. С. 79-80.
18. Савостьянов А.П., Нарочный Г.Б., Яковенко Р.Е., Лапидус А.Л. Синтез углеводородов по методу Фишера-Тропша в проточном и проточно-циркуляционном технологических режимах // Химия твердого топлива. 2014. №6. С. 79-80.
19. Khadzhiev S.N., Vytnova L.A.,The first commercial Fischer-Tropsch processes in Germany // Petroleum Chemistry. 2008. V. 48(2). pp. 133-149.
20. Савостьянов А.П., Нарочный Г.Б. Яковенко Р.Е., Астахов А.В., Земляков Н.Д., Меркин А.А., Комаров А.А. Разработка основных технологических решений для опытно-промышленной установки получения синтетических углеводородов из природного газа // Катализ в промышленности. 2014. №3. С. 43-48.