Tube-wall reactor modelling for multiple reaction networks with non-linear kinetics and volume change

Authors


Abstract

Tube-wall reactors are gaining importance for highly exothermic and fast chemical reactions because of their simple construction and improved temperature control. A generalized mathematical model of the non-isothermal annular tube-wall reactors for simultaneous catalytic reactions with mixed type non-linear reaction kinetics and volume change is developed. Numerical solutions of two-dimensional component transfer equations, heat transfer equation and fluid flow equation may be obtained with appropriate boundary conditions using a recently developed orthogonal collocation method for annular geometries. The model has been successfully applied to the tube-wall reactors for the Fischer-Tropsch Synthesis. Comparison between model predictions and previous experimental results is good.

Abstract

Les réacteurs à paroi tubulaire gagnent de l'importance pour les réactions chimiques et hautement exothermiques en raison de leur conception simple et d'un contrǒle amélioré de la température. On a mis au point un modèle mathématique généralisé du réacteur à paroi tubulaire annulaire non isotherme pour des réactions catalytiques simultanées avec une cinétique de réaction non linéaire du type mélangé et un changement de volume. Des solutions numériques des équations de transfert de composants bidimensionnelles, de l'équation de transfert de chaleur et de l'équation de l'écoulement peuvent ětre obtenues avec des conditions limites adéquates en utilisant une méthode de collocation orthogonale élaborée récemment pour les géométries annulaires. Ce modèle a été appliqué avec succès aux réacteurs à paroi tubulaire pour le procédé Fischer-Tropsch. La comparaison entre les prédictions du mdèle et les résultats expérimentaux antérieurs montre un bon accord.

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