Разработка математической модели кинетики процесса дегидрирования этилбензола в двухступенчатом адиабатическом реакторе непрерывного действия

Статья посвящена математическому моделированию кинетики процесса дегидрирования этилбензола в двухступенчатом адиабатическом реакторе с каталитическим слоем, функционирующим по непрерывной технологии. Проведен анализ химических реакций, протекающих параллельно основной реакции образования стирола, исходя из чего сделан ряд предположений, на базе которых составлена кинетическая схема, описывающая механизм протекания химических превращений во время процесса дегидрирования. Разработана математическая модель процесса дегидрирования, описывающая динамику химических реакций, протекающих в каждой из двух ступеней реакторного блока при постоянной температуре. Выполнена оценка констант скоростей прямых и обратных реакций образования и исчерпывания каждого компонента прореагировавшей смеси. Получена динамика изменения концентрации исходного вещества (этилбензольной шихты), динамика образования стирола, а также всех побочных продуктов дегидрирования (бензола, толуола, этилена, углерода, водорода и др.). Рассчитанные изменения компонентного состава реакционной смеси за время её прохождения через первую и вторую ступени реактора показали, что предложенное математическое описание адекватно воспроизводит кинетику исследуемого процесса. Это доказывает преимущество созданной модели, а также верность найденных значений констант скоростей реакций, что предоставляет возможность использования модели для расчета кинетики дегидрирования этилбензола при неизотермическом режиме его проведения с целью определения оптимальной траектории изменения температурного режима работы реактора. В дальнейшем это позволит снизить энерго- и ресурсозатраты, увеличить количество произведенного стирола и повысить экономические показатели процесса.