На рис. 8.2 и 8.3 показаны изменения функций распределения н-парафинов и ароматических углеводородов в катализате по координате изотермического реактора, рассчитанные по модели не­прерывного состава. Аналогичные профили рассчитываются и для других классов углеводородов. Как видно из рисунков, получаемые при этом данные несут в себе существенно большую информацию, чем расчеты по групповым моделям.

В соответствии с принципом иерархичности [318] построение кинетической модели — первый необходимый, но недостаточный этап в построении математической модели процесса в реальном ре-акторе, пригодной для проектирования и управления промышлен­ных установок. При построении этой модели должны учитываться процессы массо- и теплопереноса внутри зерна и с его поверхности, т. е. макрокинетические явления.

Экспериментальные данные свидетельствуют о том, что при при­нятых размерах зерна промышленного катализатора (не более 1,5 мм) тормозящим действием внутренней диффузии можно пренебречь для всех реакций, кроме реакций дегидрирования нафтенов, наи­более быстрых, протекающих во внешнекинетической области. При понижении линейной скорости газового потока только последние могут перейти во внешнедиффузионную область. С учетом этого стро­гое описание процесса следовало бы проводить в рамках двухфаз­ной модели, включающей уравнения переноса массы и тепла между газовым потоком и поверхностью катализатора [319]. Однако это сильно усложнит и без того сложную модель. Кроме того, накопле­ние ошибок вследствие неточности коэффициентов снижает ценность сложной модели. Поэтому более целесообразно экспериментально определить по критерию Рейнольдса границу перехода реакций дегидрирования нафтенов во внешнедиффузионную область и при кон­структивном расчете реакторов обеспечивать линейную скорость выше этой границы.

При сохранении кинетической области протекания реакций по­строение математической модели реактора по сравнению с кинетиче­ской моделью сводится к дополнительному учету теплового баланса и неизотермичности процесса в реакторе, учету обратного смешения и неоднородности поля скоростей, наличие которых доказано в ра­ботах [320, 321]. Последнее обстоятельство, по-видимому, снимается в реакторах с горизонтальным потоком газа, которые приняты для современных установок каталитического риформинга, поскольку в этих реакторах отсутствует пристеночный эффект, вызывающий указанную неоднородность. Метод конструктивного расчета реакто­ров с горизонтальным током газа, обеспечивающий равномерное рас­пределение реакционного потока по высоте реактора изложен в ра­боте [322]. Обратное смешение, как показано в [319], распростра­няется в зернистом слое только на расстояние 3—5 диаметров зерна, поэтому в реакторах риформинга как радиальных, так и аксиальных им можно пренебречь.

Рис. 8.2. Изменение функции распределения н-парафинов по координате изотермического реактора на основе модели непрерывного состава.

Рис. 8.3. Изменение функции распределения ароматических углеводородов по координате изотермического реактора на основе модели непрерывного состава.