Химия в интересах устойчивого развития №1 2017 (1232,50 руб.)

Г. К. Борескова Сибирского отделения РАН, Новосибирск, Россия E-mail: vernik@catalysis.ru 2Новосибирский государственный технический университет, Новосибирск, Россия E-mail: zokii09@rambler.ru 3Новосибирский государственный университет, Новосибирск, Россия Аннотация Разработана математическая модель каталитического нагревателя в виде трубчатого реактора, в межтрубном пространстве которого тепло снимается с помощью высококипящего теплоносителя. <...> 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 Ч 5 Ч 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. <...> Ключевые слова: математическое моделирование, каталитическое окисление, метан, трубчатый реактор, каталитический нагреватель 5 ВВЕДЕНИЕ В настоящее время органические виды топлива являются самым распространенным источником энергии. <...> Стационарность модели определяется тем, что каталитический нагреватель работает в стационарном режиме. <...> РЕЗУЛЬТАТЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ОКИСЛЕНИЯ МЕТАНА В ходе расчетов параметры варьировали в следующих пределах: · диаметр трубки Dтр = 3–10 см; · длина трубки L = 0.5–3 м; · температура теплоносителя Tх – 400 °С; · входная температура Tвх – 500 °С; · входная концентрация метана Свх = 2–4%; · линейная скорость u0 – от 0.025 до 0.25 м/с; · форма и размер катализатора – сфера диаметром (dсф) 3 и 5 мм; кольцо высотой h = 5 мм, внешним диаметром dвнеш = 5 мм и внутренним диаметром dвнут = 2 мм. <...> Принятые ограничения: режимы каталитического сжигания метана подбирались таким образом, чтобы при заданной температуре теплоносителя степень превращения метана была <...>