Верниковская Н.В.
Математическое моделирование каталитических процессов в химических реакторах
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ КАТАЛИТИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ХИМИЧЕСКИХ РЕАКТОРАХ
Н. В. Верниковская ИК СО РАН, Новосибирск Новосибирский государственный университет, Новосибирск Новосибирский государственный технический университет, Новосибирск vernik@catalysis.ru
Гетерогенные каталитические процессы широко используются как в химической промышленности, так и в решении вопросов защиты окружающей среды. Наряду с традиционными типами реакторов, для которых хорошо развита теория математического моделирования, разрабатываются новые технологические решения, для которых необходимо создавать математические модели. И в том и в другом случае, результирующие дифференциальные уравнения в частных производных (ДУЧП), описывающие процессы переноса, теплопроводности и диффузии, а также каталитические реакции, отличаются сильной нелинейностью, вызванной наличием реакций, и сильной жесткостью, вызванной различием в характерных временах протекания процессов. Это приводит к необходимости построения алгоритмов решения дифференциальных уравнений, способных быстро и качественно проводить большой объём вычислений. В работе представлен многолетний опыт математического моделирования различных гетерогенных каталитических процессов, реализуемых как в традиционных, так и в нетрадиционных типах реакторов. Рассмотрены различные процессы в реакторах трубчатого типа, с блочным катализатором, с кипящим слоем катализатора, в двухслойном реакторе (платиновые сетки плюс монолитный блок) и т.д. Для решенияполучающихся систем ДУЧП, как правило, использовался метод прямых для сведения системы ДУЧП к системе ОДУ, интегро-интерполяционный метод для дискретизации уравнений и сочетание метода типа Розенброка с итерационным процессом. Во всех случаях для проверки адекватности математической модели, алгоритма и программы представлено сравнение полученных данных с данными экспериментов.
К списку докладов