Данное индивидуальное задание схематически иллюстрирует протекание реверсивного процесса окисления веществ в
каталитическом реакторе. Поток газа, попадающий в реактор обладает температурой меньшей, чем температура горения катализатора (т.е. меньшей, чем
необходимо для протекания процесса окисления в реакторе). Поэтому начальный слой "зажигают" механическим путем.
Далее при протекании процесса окисления в реакторе температура реакционного слоя поддерживается за
счет тепла, выделяющегося при протекании химической реакции окисления газового потока. И происходит перемещение реакционного слоя
по направлению движения газа. Таким образом реакционный слой за определенный промежуток времени достигает конца слоя катализатора.
Для предотвращения выхода реакционного слоя катализатора из общего слоя, а следовательно и прекращения реакции, меняют направление движения газа
в реакторе с помощью системы задвижек и реакционный слой начинает движение в обратную сторону. По достижении реакционным слоем другого конца слоя катализатора цикл повторяется.
Для того, чтобы тепловой фронт "не вышел" из слоя. Предлагается периодически менять, направление подачи смеси в слой катализатора, сохраняя в реакционном объеме часть тепла химической реакции.
Эффект увеличения производительности в начальном участке слоя катализатора дает возможность работать при такой средней температуре исходной смеси, при которой в стационарном режиме химическое превращение протекало бы с незначительной скоростью.
Из простых соображений о сохранении теплового баланса в среднем легко прийти к выводу, что получаемая средняя температура в прилегающей к выходу части слоя катализатора оказывается ниже, чем в стационарном режиме, а это сдвигает равновесие в
область более высоких степеней превращения и приводит к повышению эффективности слоя в целом.
Преимущество нестационарного режима обусловлено нелинейной зависимостью скорости химического превращения от температуры, однако оптимальные параметры периодического управления определяются динамическими свойствами адиабатического слоя катализатора.
Наилучший нестационарный режим приводит к степени превращения, которую можно получить в стационарных условиях при троекратном увеличении количестве катализатора или разделении адиабатического слоя на части и промежуточном теплоотводе между этими частями.
Данный процесс окисления примесей имеет большое преимущество - это возможность
окисления малоконцентрированных примесей, а также более полное использование катализатора и теплоты протекания реакции.