Fonte: Kerry M. Dooley e Michael G. Benton, Dipartimento di Ingegneria Chimica, Louisiana State University, Baton Rouge, LA

L'idrogenazione dell'etilene (C₂H₄) all'etano (C₂H₆) è stata spesso studiata come reazione di riduzione modello nella caratterizzazione di nuovi catalizzatori metallici. ^1-2 Mentre il nichel supportato non è il catalizzatore metallico più attivo per questa reazione, è abbastanza attivo che la reazione può avvenire a < 200 ° C.

La reazione coinvolge tipicamente idrogeno adsorbito e dissociato (H₂₎che reagisce con etilene adsorbito. In altre parole, sia gli atomi di idrogeno che le molecole di etilene formano legami con un sito metallico (qui indicato con "S"). Il forte legame dell'etilene con S indebolisce il doppio legame sufficientemente da consentire agli atomi di idrogeno di aggiungere all'etilene, formando etano, che non viene adsorbito.

Lo scopo di questo esperimento è, in primo luogo, quello di convertire le misurazioni della composizione grezza per limitare le conversioni frazionarie reagenti. ³ Queste conversioni possono quindi essere utilizzate in un reattore a flusso a spina (PFR) per adattare i dati a un modello standard di cinetica della legge di potenza mediante il "Metodo integrale". ³ Un confronto degli ordini sperimentali di reazione sia per l'etilene che per l'idrogeno con gli ordini teorici rivela in questo caso che la reazione è controllata cineticamente piuttosto che controllata dal trasferimento di massa.

Il sistema è controllato attraverso un sistema di controllo distribuito commerciale; c'è solo un'interfaccia operatore.

1. Avvio del reattore

1. Per avviare la visualizzazione della cronologia dei processi in tempo reale, passare a Start > DeltaV > Operator > Process History View, quindi aprire CATUnitOverview. Le scale dei grafici possono essere compresse o espanse facendo clic su tali pulsanti sulla barra dei menu. Le procedure per scaricare i dati dal sistema di controllo in un fogli

La regressione non lineare per ottenere le migliori stime (usando Eqs. 8 - 9) degli ordini di reazione m e n, e la costante di velocità k, può essere noiosa. Tale algoritmo di soluzione richiede un'integrazione numerica per punto dati per iterazione di m e n, portando a molte migliaia di integrazioni numeriche. Una tecnica alternativa che è quasi altrettanto buona, ma molto meno costosa dal punto di vista computazionale, è quella di formulare coppie di prova di m, n basate sulla strut...

Il metodo qui descritto è chiamato "Metodo Integrale" nella maggior parte dei libri sulla cinetica e sulla progettazione del reattore. ³ Mentre è matematicamente molto più difficile da applicare rispetto ai metodi differenziali, è anche meglio adattato per analizzare i tipi di dati che sono facili da ottenere nella maggior parte dei sistemi di reattori su scala pilota, dove le pressioni parziali del reagente e del prodotto e le conversioni frazionarie possono variare su ampi intervalli. Poich?...

1. O. Beeck, Discuss. Faraday Soc.8, 118 (1950).
2. J.B. Butt, AIChE J22, 1 (1976).
3. H.S. Fogler, "Elements of Chemical Reaction Engineering," 4^th Ed., Prentice-Hall, Upper Saddle River, NJ, 2006, Ch. 2-4; O. Levenspiel, "Chemical Reaction Engineering," 3^rd Ed., John Wiley, New York, 1999, Ch. 4-6; C.G. Hill, Jr. and T.W. Root, "Introduction to Chemical Engineering Kinetics and Reactor Design," 2^nd Ed., John Wiley, New York, 2014, Ch. 8.
4. B. Peri, Discuss. Faraday Soc., 41, 121 (1966).
5. Basic chemical kinetics - Fogler, Ch. 3, Levenspiel, Ch. 2, Hill and Root, Ch. 3.
6. N. Bartknecht, "Explosions: Course, Prevention, Protection", Springer-Verlag, 1981.
7. G.F. Froment, K.B. Bischoff and J. De Wilde, "Chemical Reactor Analysis and Design," 3^rd Ed., John Wiley, Hoboken, Ch. 11.
8. J.R.H. Ross, "Heterogeneous Catalysis: Fundamentals and Applications," Elsevier, Amsterdam, 2012, Ch. 8.