Численное моделирование окислительной регенерации сферического зерна катализатора

Abstract

Представлен вычислительный алгоритм для численного моделирования окислительной регенерации катализатора со сферическим зерном. Модель описана нелинейной системой дифференциальных уравнений в частных производных. Уравнения, отражающие динамику компонентов газовой фазы реакции, составлены исходя из кинетики -- закона сохранения действующих масс. Уравнения учитывают диффузию компонентов в поры зерна, стефановский поток, отвечающий за перемещение продуктов реакции к поверхности зерна, а также кинетические особенности химических реакций, сопровождающих окислительную регенерацию. Уравнение, отвечающее изменению температуры зерна катализатора, включает в себя теплоперенос и нагрев зерна вследствие экзотермических реакций. Остальные переменные служат для учета изменений качественно-количественного состава коксовых отложений. Для исследования модели в работе построен численный алгоритм на основе интегро-интерполяционного метода. Для проведения вычислительного эксперимента с целью снижения жесткости выполнено обезразмеривание модели. Вычислительный эксперимент реализован с учетом реальных технологических условий проведения окислительной регенерации катализатора. В заключении представлены картины распределения концентраций и массовых долей кокса в порах зерна катализатора.