كاربرد كاتالیزورهای متخلخل در صنایع شیمیایی
خلاصه
همانند سازی عددی واكنش تغییر آب و گاز، در یك كاتالیزور صنعتی انجام می‌گیرد. تجزیه و تحلیل این سیستم روی تاثیرات چند جانبه انتقال جرم ذرات درونی و واكنش كاتالیزور متمركز می شود. واكنش های سلول wk در تغییرات مرحله‌ای یك وضعیت جریان ورودی، الگوسازی می شود. مقدار داده های موجود مهم برای مقایسه حقیقی آزمایشات و همانند سازی ها، برای چندین واكنش ها در تغییرات مرحله‌ای غلظت مورد ارزیابی قرار می گیرد. سودمندی سلول wk در مقایسه با واكنشگرهای جریان، در بخشهای حساسیت واكنش های سیستم در رابطه با پارامترهای جریان ورودی مورد بحث قرار می گیرد. جریان نامتقارن كنش و واكنش ها، هنگامی كه سلول wk بطور مشابه همانند یك عضو واكنشگر عمل می كند، به عنوان مناسب‌ترین جریان مورد ملاحظه قرار می گیرد. سیستم مربوطه سهمی گون با معادله های نسبی متفاوت توسط تكنیك ادغام روشهای خطوطی با یك زمان تطبیقی كامل و كنترل شبكه فضایی حل می شود.
مقدمه
كاتالیزورهای متخلخل در صنعت شیمیایی دارای استفاده و كاربرد وسیعی می باشند. واكنشها در یك سیستم منفذ (سوراخ ریز) انتقال داده می شوند و واكنش نشان می‌دهند، و محصولاتی كه تشكیل می شوند خارج از یك گنداله (ساچمه pellet) كاتالیزور انتقال جرم انتجام می شوند. انتقال جرم چند جزئی (دارای چند جزء سازنده) از میان یك گنداله كاتالیزور نقل و انتقال می یابند و دارای ساختار منفذ داخلی بسیار پیچیده ای می باشند، بنابراین می بایست به شرح آنها بپردازیم. مدلهای متعدد و نظریه های متعددی انتشار یافته است كه به رابطه بافت محكم اسفنجی با انتقال جرم و ویژگیهای واكنشی محیطهای اسفنجی می پردازد. این مدلها بر طبق فرضیات مربوط به ساختار داخلی محكم این بافت اسفنجی، می توانند به دو گروه طبقه بندی شوند. Wakao و [1] Smith، برای گنداله ها یا ساچمه هایی با یك سیستم منفذ دو سویه، مدل منفذ نامرتب (بی نظم) را توسعه دادند. آنها فرض نمودند كه گنداله‌ها یا ساچمه ها شامل ذرات فشرده با منفذهای زیر می باشند. Mann و
[2] Thomson، مدل شده به منفذهای ریز بن بست وجود دارد. Johnson و [3] Stewart و Feng و [4] Stewart یك مدل جامد (محكم/ Solid) اسفنجی را بكار گرفتند كه منفذها بطور تصادفی (نامنظم) جهتدار و به حالت زنجیری و به هم پیوسته می باشند. این مدلها به گروه مدلهای پیوستار یا زنجیره ای تعلق دارند. این مدلها دارای كاربرد آسان و كاملاً دقیق می باشند و این كاربرد آسان در صورتی می باشد كه یك بافت محیط اسفنجی در طی واكنش های شیمیایی، دستخوش تغییرات مهم نشود. با این وجود، اگر تغییرات مهمی در اتصال یافتگی منفذها، در روزن گیری منفذها، و قطعه ها حاصل شود، این مدلها مناسب نخواهند بود.
در بكارگیری مدلهای مجزا (منفصل) براساس یك نمایش شبكه ای از محیط اسفنجی، در سالهای اخیر، پیشرفتهای مهمی حاصل شده است. در اصل، این مدلها، محیط اسفنجی را در یك شبكه هم ارز تصادفی (شبكه ای یا منفذهای نامرتب و تصادفی) كه دارای منفذهای اتصال زنجیره‌ای است، طرح ریزی می كنند. هنگامی كه این طرح ریزی انجام می شود، فرآیندهای جابجایی و واكنش به عنوان مثال شامل پدیده نشست و تراوش خواهند شد، كه این پدیده ممكن است در یك روش بسیار واقع بینانه مورد مطالعه قرار بگیرد.
Hallewand و [6] Gladden برای مشكل نشست و نفوذ و واكنشی كه بطور همزمان در كاتالیزورهای اسفنجی رخ می دهد، یك مدل شبكه ای منفذی تصادفی (نامرتب) را بكار بردند. Zhang و [7] Seaton پدیده نشست و واكنش در شبكه های منفذی را مورد مطالعه قرار دادند و كشف نمودند كه وضعیتهایی تحت یك مدل پیوستار و زنجیره ای با نشست كارآمد برآورد شده در عدم یك واكنش، با شبیه سازی (همشكل سازی) شبكه منفذی در سازگاری بسیار خوبی قرار دارد. Rieckmann و [8,9] Keil، [10] Keil et al، [11] Keil، نتایجی از شبیه سازی انتقالهای (جابه‌جایی) گروهی دائمی و واكمنش های شیمیایی را در شبكه های كوبیك (مكعبی) سه بعدی تصادفی از مویین های اتصال یافته زنجیره ای، منتشر نمودند. آنها مدل گاز گردغباردار را [12] (DGM) برای شرح پدیده انتقال چند جزئی انتخاب نمودند