Моделирование процесса окисления метана в трубчатых элементах каталитических нагревателей
Н.В. ВЕРНИКОВСКАЯ1,2,3, А.В. ЧАСОВНИКОВА1,2, В.А. ЧУМАЧЕНКО1
1Институт катализа им. Г. К. Борескова Сибирского отделения РАН, Новосибирск, Россия
vernik@catalysis.ru
2Новосибирский государственный технический университет, Новосибирск, Россия
zokii09@rambler.ru
3Новосибирский государственный университет, Новосибирск, Россия
Ключевые слова: математическое моделирование, каталитическое окисление, метан, трубчатый реактор, каталитический нагреватель, mathematical modelling, catalytic oxidation, methane, tubular reactor, catalytic heater
Страницы: 5-10
Аннотация
Разработана математическая модель каталитического нагревателя в виде трубчатого реактора, в межтрубном пространстве которого тепло снимается с помощью высококипящего теплоносителя. Определены кинетические параметры скорости реакции окисления метана на алюмомарганцевом катализаторе (предэкспоненциальный множитель и энергия активации), использованные для расчета наблюдаемых скоростей реакции на зернах разных форм и размеров. Показано, что максимальная удельная снимаемая тепловая мощность каталитического нагревателя составляет 19.25 кВт/м3 и достигается в случае катализатора в форме колец с размерами 5 x 5 x 2 мм, при следующих условиях: входная концентрация метана 3 %, входная температура 500 °С, температура теплоносителя 400 °С, длина трубки 1 м, диаметр трубки 8 см, линейная скорость 0.05 м/с. При таких параметрах степень превращения метана превышает 98 %, а максимальная температура не превышает 770 °С, что удовлетворяет принятым ограничениям.
DOI: 10.15372/KhUR20170101 |
