|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИПМех РАН |
||
Поиск механизма кинетики окисления системы CO+NO и оптимальных режимов работы реактора на основе термодинамических принциповдипломная работа (Специалист)
- Научный руководитель: Кольцова Э.М.
- Автор: Лисова Н.С.
- Тип: Специалист
- Организация, в которой проходила защита: ФГБОУ ВО «Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева»
- Год защиты: 2015
- Аннотация: В результате выполнения работы был определен механизм кинетики реакции NO+CO на платиновом катализаторе. Поиск кинетических параметров осуществлялся при помощи генетического алгоритма, при этом целевая функция была представлена тремя слагаемыми или критериями: первое слагаемое представляло собой сумму квадратов отклонений по конверсии, второе - термодинамическую непротиворечивость, а третье - критерий минимума производства энтропии. Было установлено, что наилучшим образом экспериментальные данные описываются при использовании только критерия по конверсии, однако в этом случае полученный набор констант не является термодинамически непротиворечивым. В процессе поиска были рассмотрены различные варианты сочетаний этих слагаемых. Таким образом, оптимальным вариантом оказалось использование всех трех критериев. Также в ходе работы был усовершенствован критерий термодинамической непротиворечивости. Найденные кинетические параметры были использованы при дальнейшей доработке программы расчета реактора для процесса NO+CO, а главное – при поиске оптимального режима ведения процесса. Задача оптимизации заключалась в минимизации интегрального производства энтропии при двух ограничениях: во-первых, конверсия NO должна составлять более 99%, во-вторых, полученная концентрация N2O не должна превышать 10 ppm. Был рассмотрен вариант минимизации локального производства энтропии в элементе внутренней трубы с катализатором c учетом производства энтропии в ходе химической реакции, за счет теплообмена и за счет движения реагирующей смеси. В результате была найдена оптимальная температура на входе в реактор, температура хладагента и его расход. Оказалось, что с точки зрения критерия минимума производства энтропии, наиболее эффективной является подача смеси в реактор при температуре T = 623,15 K, что лишь незначительно выше температуры зажигания катализатора, при этом на начальном участке реактора химическая реакция происходит менее активно, чем при подаче смеси сразу при высокой темепературе (около 700 К). При этом темепратура хладагента на начальном участке выше температуры в реакторе и производится нагрев смеси. После того, как часть реагента вступит в реакцию и выделится значительное количество тепла, хладагент начинает отводить тепло из зоны реакции. Таким образом, обеспечивается наиболее равномерный температурный профиль в реакторе. Тепло, выделяющееся в ходе реакции, позволяет провести процесс без выделения N2O, который активно образуется при температурах около 600 K. Заметим, что оптимальные параметры проведения реакции найдены с помощью критерия минимума производства энтропии. Тем самым показана применимость данного термодинамического критерия к оптимизации проведения химической реакции.
- Добавил в систему: Кольцова Элеонора Моисеевна