촉매 반응기 에틸렌의 수소화

Overview

출처: 케리 M. 둘리와 마이클 G. 벤턴, 화학 공학부, 루이지애나 주립 대학, 배턴 루지, LA

에틸렌(C2H4)의에탄(C2H6)의수소화는 종종 새로운 금속 촉매를 특성화하는 모델 감소 반응으로 연구되고 있다. 1-2 지원되는 니켈은 이 반응에 가장 능동적인 금속 촉매는 아니지만, < 200°C에서 반응이 일어날 수 있을 만큼 충분히 활성화되어 있다.

반응은 전형적으로 흡착, 해리된 수소 (H2)흡착 에틸렌으로 반응하는 관련시킵니다. 즉, 수소 원자와 에틸렌 분자 모두 금속 부위와 결합을 형성합니다(여기서 "S"라고 표시). S와 에틸렌의 강한 결합은 수소 원자가 에틸렌에 추가 할 수 있도록 충분히 이중 결합을 약화, 흡착되지 않은 에탄을 형성.

이 실험의 목적은 먼저 원시 조성 측정을 환원 분수 변환으로 변환하는 것입니다. 3 이러한 변환은 "통합 방법"에 의해 표준 전력법 역학 모델에 데이터를 맞추기 위해 PFR(플러그 흐름 반응기)에 사용될 수 있습니다. 3 이론적 명령과 에틸렌과 수소 모두에 대한 실험적 반응 순서를 비교하면 이 경우 질량 전달 제어가 아닌 반응이 기네틱하게 제어된다는 것을 알 수 있다.

Procedure

시스템은 상용 분산 제어 시스템을 통해 제어됩니다. 하나의 연산자 인터페이스만 있습니다.

1. 원자로 시작

  1. 실시간 프로세스 기록 보기를 시작하려면 > 델타V > 운영자 > 프로세스 기록 보기를 시작한 다음 CATUnitOverview를 엽니다. 메뉴 표시줄의 단추를 클릭하여 차트 스케일을 압축하거나 확장할 수 있습니다. 제어 시스템에서 Excel 스프레드시트로 데이터를 다운로드하는 절차는 컴퓨터에서 사용할 수 있습니다.
  2. 모래 목욕에 공기가 켜지고 있는지 확인하십시오. 로타미터는 ≈5 이상을 읽고 일관된 가열을 제공하기 위해 달리기에서 일정하게 유지되어야 합니다.
  3. CAT 장치의 패널 보드의 검은 색 START 버튼을 눌러 모래 목욕 히터에 주 전원을 공급하십시오.
  4. 원하는 초기 설정점으로 온도 컨트롤러(TIC-10, 모래목욕)를 자동 모드로 설정합니다. 실험 의 시작 부분에 급속 한 가열을 사용 하려면 부록 A를

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Results

비선형 회귀는 반응 주문 m 및 n의 최상의 추정치(Eqs. 8 -9를 사용하여)를 획득하고, 속도 상수 k는 지루할 수 있다. 이러한 솔루션 알고리즘에는 m 및 n의 반복당 데이터 요소당 하나의 숫자 통합이 필요하며 수천 개의 수치 통합이 가능합니다. 거의 좋은 대안 기술, 하지만 훨씬 적은 계산 비싼, m의 평가판 쌍을 공식화 하는 것입니다., n Eq. 6의 구조에 따라. 이론적 주문 범위 ...

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Application and Summary

여기에 설명된 방법은 운동 및 반응기 설계에 대한 대부분의 책에서 "통합 방법"이라고합니다. 3 차동 방법보다 적용하기가 수학적으로 훨씬 더 어렵지만, 대부분의 파일럿 스케일 반응기 시스템에서 쉽게 얻을 수 있는 데이터의 종류를 분석하는 것이 더 좋으며, 이는 반응제 및 제품 부분 압력 및 분수 변환이 넓은 범위에 따라 다를 수 있습니다. 배치 반응기 나 낮은 반응 변환?...

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References
  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," 4th Ed., Prentice-Hall, Upper Saddle River, NJ, 2006, Ch. 2-4; O. Levenspiel, "Chemical Reaction Engineering," 3rd 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," 2nd 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," 3rd Ed., John Wiley, Hoboken, Ch. 11.
  8. J.R.H. Ross, "Heterogeneous Catalysis: Fundamentals and Applications," Elsevier, Amsterdam, 2012, Ch. 8.
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0:07

Overview

1:30

Principles of Heterogeneous Catalysis

2:38

Principles of Catalytic Reactor Design

3:57

Reactor Start-up

5:04

Reactor Operation and Shut Down

6:22

Results

7:12

Applications

8:32

Summary

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