ВЕРИФИКАЦИЯ CFD-TFM МОДЕЛИ ПСЕВДООЖИЖЕННОГО СЛОЯ КАТАЛИЗАТОРА ПРОЦЕССА ФИШЕРА-ТРОПША

Родионов И. С.; Улитин Н В; Терещенко К А; Анисимова В И; Стоянов О В; Харлампиди Харлампий Эвклидович

doi:10.55421/3034-4689_2026_29_3_153

ВЕРИФИКАЦИЯ CFD-TFM МОДЕЛИ ПСЕВДООЖИЖЕННОГО СЛОЯ КАТАЛИЗАТОРА ПРОЦЕССА ФИШЕРА-ТРОПША

Опубликовано в ВЕСТНИК ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА · Страницы 153–158 · Рубрика: 3. Информатика, вычислительная техника и управление

DOI: https://doi.org/10.55421/3034-4689_2026_29_3_153 · EDN: KZGYDR

Получено: 14.02.2026 Одобрено: 03.03.2026 Опубликовано: 05.04.2026

Авторы

РО

Родионов И. С.

УЛ

Улитин Н В

ТЕ

Терещенко К А

АН

Анисимова В И

СТ

Стоянов О В

ХА

Харлампиди Харлампий Эвклидович

РО

Родионов И. С.

Казанский национальный исследовательский технологический университет

УЛ

Улитин Н В

КНИТУ

ТЕ

Терещенко К А

КНИТУ

АН

Анисимова В И

КНИТУ

СТ

Стоянов О В

КНИТУ

ХА

Харлампиди Харлампий Эвклидович

Ученая степень: доктор химических наук

Ученое звание: профессор

Казанский национальный исследовательский технологический университет

АННОТАЦИЯ

Процесс Фишера-Тропша (ФТ) представляет собой каталитическую реакцию полимеризационного типа, позволяющую получать синтетические углеводороды из монооксида углерода и водорода. Данный процесс является перспективным методом переработки альтернативного углеродного сырья - природного газа, угля, биомассы - в моторные топлива и высокочистые химические продукты, включая олефины и оксигенаты (спирты, альдегиды, кетоны, кислоты). Эффективная промышленная реализация процесса ФТ требует применения реакторов с псевдоожиженным слоем катализатора, обеспечивающих интенсивный тепломассообмен и возможность организации циркуляции частиц катализатора. Однако гидродинамика таких аппаратов сложна для прогнозирования при масштабировании, а натурные эксперименты дорогостоящи, что обусловливает необходимость развития численных методов. В работе выполнена верификация двухжидкостной модели (CFD-TFM) псевдоожиженного слоя катализатора ФТ путем сопоставления с результатами CFD-DEM моделирования, принятого в качестве эталонного. На основе результатов CFD-DEM моделирования определены значения эмпирических параметров замыкающих соотношений кинетической теории гранулярного потока: предел упаковки (0.63), фрикционный предел упаковки (0.6), угол внутреннего трения (30°) и коэффициент восстановления при ударе частиц катализатора (0.89). Для коррекции межфазного взаимодействия, обусловленной различиями в учете полидисперсности частиц катализатора, потребовалось введение эмпирической константы сопротивления (0.225 от модели Гидаспова). Сравнительный анализ показал, что TFM-модель завышает гидравлическое сопротивление слоя на ~25 Па относительно DEM и не воспроизводит флуктуации давления из-за континуального приближения слоя частиц. Поведение твердой фазы в TFM характеризуется большей «вязкостью», что указывает на необходимость уточнения фрикционных моделей. Несмотря на требуемые уточнения, разработанная TFM-модель обеспечивает приемлемую точность расчета гидравлического сопротивления и качественно верное воспроизведение гидродинамики слоя. Основное преимущество - существенно меньшая вычислительная стоимость по сравнению с DEM, что позволяет перейти к моделированию более крупных сегментов реактора. Также это позволит более просто ввести учет кинетики процесса ФТ, имеющего полимеризационный характер, при моделировании промышленных аппаратов.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА

ПРОЦЕСС ФИШЕРА-ТРОПША, ПСЕВДООЖИЖЕННЫЙ СЛОЙ, ДВУХЖИДКОСТНАЯ МОДЕЛЬ, МЕТОД ДИСКРЕТНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ, ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ГИДРОДИНАМИКА

Финансирование

Работа выполнена в рамках государственного задания «Молекулярный дизайн катализаторов с применением искусственного интеллекта», соглашение № 075-00021-26-00 от 12.01.2026.

ГОСТ

Родионов И. С., Улитин Н. В., Терещенко К. А., Анисимова В. И., Стоянов О. В., Харлампиди Х. Э. ВЕРИФИКАЦИЯ CFD-TFM МОДЕЛИ ПСЕВДООЖИЖЕННОГО СЛОЯ КАТАЛИЗАТОРА ПРОЦЕССА ФИШЕРА-ТРОПША // . 2026. С. 153-158. DOI: https://doi.org/10.55421/3034-4689_2026_29_3_153. EDN: KZGYDR. (дата обращения: 19.08.2026).

MLA

Родионов И. С., Улитин Н. В., Терещенко К. А., Анисимова В. И., Стоянов О. В., Харлампиди Х. Э.. "ВЕРИФИКАЦИЯ CFD-TFM МОДЕЛИ ПСЕВДООЖИЖЕННОГО СЛОЯ КАТАЛИЗАТОРА ПРОЦЕССА ФИШЕРА-ТРОПША." (2026): 153-158. DOI: https://doi.org/10.55421/3034-4689_2026_29_3_153. EDN: KZGYDR.

APA

Родионов И. С., Улитин Н. В., Терещенко К. А., Анисимова В. И., Стоянов О. В., Харлампиди Х. Э. (2026). ВЕРИФИКАЦИЯ CFD-TFM МОДЕЛИ ПСЕВДООЖИЖЕННОГО СЛОЯ КАТАЛИЗАТОРА ПРОЦЕССА ФИШЕРА-ТРОПША. , 153-158. https://doi.org/10.55421/3034-4689_2026_29_3_153 EDN: KZGYDR.

Chicago

Родионов И. С., Улитин Н. В., Терещенко К. А., Анисимова В. И., Стоянов О. В., Харлампиди Х. Э.. "ВЕРИФИКАЦИЯ CFD-TFM МОДЕЛИ ПСЕВДООЖИЖЕННОГО СЛОЯ КАТАЛИЗАТОРА ПРОЦЕССА ФИШЕРА-ТРОПША." , no. (2026): 153-158. https://doi.org/10.55421/3034-4689_2026_29_3_153. EDN: KZGYDR.

WIKI

{{cite journal | author = Родионов И. С., Улитин Н. В., Терещенко К. А., Анисимова В. И., Стоянов О. В., Харлампиди Х. Э. | title = ВЕРИФИКАЦИЯ CFD-TFM МОДЕЛИ ПСЕВДООЖИЖЕННОГО СЛОЯ КАТАЛИЗАТОРА ПРОЦЕССА ФИШЕРА-ТРОПША | journal = | year = 2026 | pages = 153-158 | doi = 10.55421/3034-4689_2026_29_3_153 }} EDN: KZGYDR

Скопировать

Экспорт: BibTeX EndNote RefMan RusMARC

ВЕРИФИКАЦИЯ CFD-TFM МОДЕЛИ ПСЕВДООЖИЖЕННОГО СЛОЯ КАТАЛИЗАТОРА ПРОЦЕССА ФИШЕРА-ТРОПША

Подтверждение