DOI: https://doi.org/10.26089/NumMet.v26r209
Математическое моделирование нестационарного химического процесса в зерне катализатора цилиндрической формы
Авторы
-
О. С. Язовцева
-
Е. Е. Пескова
Ключевые слова:
Аннотация
Статья посвящена разработке математической модели нестационарного процесса в зерне катализатора цилиндрической формы в трехмерных цилиндрических координатах. Вычислительный алгоритм построен на основе метода конечных объемов с расщеплением по физическим процессам. Для сокращения времени расчетов в параболических уравнениях моделей применена регуляризация по Б. Н. Четверушкину. Анализ эффективности регуляризации проведен для трехмерной задачи и ее частного случая — осесимметричной постановки. Выявлено существенное ускорение в работе алгоритма для гиперболических задач в сравнении с параболическими. Проанализировано отклонение решений возмущенных гиперболических систем от решений исходных параболических задач. Данные по окислительной регенерации зерна катализатора гидроочистки, полученные с использованием разработанной модели и построенного алгоритма, проверены на адекватность сравнением с данными, полученными из стехиометрического уравнения реакции. Получена хорошая согласованность расчетных и теоретических данных по расходу кислорода.
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Библиографические ссылки
- I. P. Mukhlenov, Catalyst Technology(Khimiya, Leningrad, 1989) [in Russian].
- L. S. Eshchenko, Technology of Catalysts and Adsorbents(BSTU Press, Minsk, 2015) [in Russian].
- S. I. Reshetnikov, R. V. Petrov, S. V. Zazhigalov, and A. N. Zagoruiko, “Mathematical Modeling of Regeneration of Coked Cr-Mg Catalyst in Fixed Bed Reactors,” Chem. Eng. J. 380, Article Number 122374 (2020).
doi 10.1016/j.cej.2019.122374 - M. G. Slin’ko, “Modeling of Chemical Reactors,” (Nauka, Novosibirsk, 1968) [in Russian].
- C. Kern and A. Jess, “Regeneration of Coked Catalysts -- Modelling and Verification of Coke Burn-off in Single Particles and Fixed Bed Reactors,” Chem. Eng. Sci. 60 (15), 4249-4264 (2005).
doi 10.1016/j.ces.2005.01.024 - S. G. Zavarukhin and V. O. Rodina, “Effect of Intradiffusion Resistance on the Chemical Process in a Nonspherical Catalyst Pellet,” Kinet. Catal. 62 (4), 551-556 (2021).
doi 10.1134/S0023158421040133 - O. A. Malinovskaya, V. S. Beskov, and M. G. Slin’ko, Modeling of Catalytic Processes on Porous Granules (Nauka, Novosibirsk, 1975) [in Russian].
- J. P. Wakefield, A. M. Lattanzi, M. B. Pecha, et al., “Fast Estimation of Reaction Rates in Spherical and Non-Spherical Porous Catalysts,” Chem. Eng. J. 454, Part 1, Article Number 139637 (2023).
doi 10.1016/j.cej.2022.139637 - R. A. Buyanov, Coking of Catalysts(Nauka, Novosibirsk, 1983) [in Russian].
- V. P. Zhdanov, “Catalytic Conversion of Hydrocarbons and Formation of Carbon Nanofilaments in Porous Pellets,” Catal. Lett. 153 (4), 978-983 (2022).
doi 10.1007/s10562-022-04039-7 - V. P. Zhdanov, “Kinetics and Percolation: Coke in Heterogeneous Catalysts,” J. Phys. A: Math. Theor. 55 (17), Article Number 174005 (2022).
doi 10.1088/1751-8121/ac5d81 - B. N. Chetverushkin, O. G. Olkhovskaya, and V. A. Gasilov, “An Explicit Difference Scheme for a Nonlinear Heat Conduction Equation,” Mat. Model. 34 (12), 3-19 (2022) [Math. Models Comput. Simul. 15 (3), 529-538 (2023)].
doi 10.1134/S2070048223030031 - E. E. Myshetskaya and V. F. Tishkin, “Estimates of the Hyperbolization Effect on the Heat Equation,” Zh. Vychisl. Mat. Mat. Fiz. 55 (8), 1299-1304 (2015) [Comput. Math. Math. Phys. 55 (8), 1270-1275 (2015)].
doi 10.1134/S0965542515080138 - O. S. Yazovtseva, “Application of Hyperbolization in a Diffusion Model of a Heterogeneous Process on the Spherical Catalyst Grain,” Numer. Anal. Appl. 17 (4), 384-394 (2024).
doi 10.1134/S1995423924040074 - O. Yazovtseva, I. Gubaydullin, E. Peskova, and A. Usmanova, “Parallel Algorithm for Computer Simulation of Burning Off Sulfurous Deposits from a Cylindrical Catalyst Grain,” in Communications in Computer and Information Science (Springer, Cham, 2024), Vol. 2241, pp. 211-223.
doi 10.1007/978-3-031-73372-7_15 - O. S. Yazovtseva, I. M. Gubaydullin, E. E. Peskova, et al., “Computer Simulation of Coke Sediments Burning from the Whole Cylindrical Catalyst Grain,” Mathematics 11 (3), 669-1-669-15 (2023).
doi 10.3390/math11030669 - R. M. Masagutov, B. F. Morozov, and B. I. Kutepov, Regeneration of Catalysts in Oil Processing and Petrochemistry(Khimia, Moscow, 1987) [in Russian].
- O. S. Yazovtseva, I. M. Gubaydullin, and I. G. Lapshin, “Averaging of the Model of a Chemical Process in a Catalyst Layer with a Spherical Grain,” Numerical Methods and Programming 25 (4), 413-426 (2024).
doi 10.26089/NumMet.v25r431
Лицензия
Copyright (c) 2025 О. С. Язовцева, Е. Е. Пескова
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
