催化劑裝量的計算

催化劑裝量的計算方法有數學模型法和經驗計算法兩種

數學模型法首先是通過對固定床反應器內流體與顆粒的行為進行“合理”簡化，提出一種物

理型:然后再根據化學反應原理，結合動量傳遞、熱量傳遞、質量傳遞對物理模型進行數學描述，獲得數學模型;最后對數學模型求解以得到所需要的結果。按照上述過程，首先應建立數學模型。用催化法凈化氣態污染物，由于廢氣中污染物濃度不高，反應放出的熱量不大，所要求的反應速率也不太高，可把該過程當作絕熱過程。為了簡化計算，同時將固定床反應器看成理想置換反應器，采用最簡單的“一維擬均相理想流動模型”進行理論計算如圖4-33所示，在反應器內取微元體積dWx，其兩端面轉化率為xA和xA+dxA。在微元內作物料衡算:NA-(NA+dn)=(-R,)dvr(4-136)輸入A量一輸出A量＝反應消耗A量dnR,dr(4-137)代入式(4-132)可得:N, ddv:-RP(4-138)Ao aaa(4-139)RrCAONA+DN2A0TA+dra圖4-33一維擬均相擴散模型同樣地，也可在該微元dv內做熱量衡算:CCT+(-R)dWa(ー△FH)＝G.Cnm(T+dT+da(4-140)氣體代入熱量反應放熱氣體帶出熱傳給外界的熱式中，C.為進入微元段的氣體混合物流量，kg/s;C為氣體的平均定壓比熱容，kJI(kg?B-△H為反應熱，k/ kg; dqe為向外界的傳熱速率，l/整理化簡得G.C.dt=No dax(-ah)dqa(4-141)絕熱情況下da＝0，則上式變為:dTN(-△HdxNG CUA, Ca(-AH)dra -Ca(-AHD)(4-142)A uc若N、C＝不隨溫度及x、變化，即取其平均值為常數，積分上式得△T＝T2-T1＝A(xZ由式(4-139)可求出在絕熱條件下固定床反應器健化劑裝量。使用這個式子時應注意:①反式中，A又稱絕熱溫升。應速率R-可根據反應控制步驟簡化，但必須表示成xA的函數;②Rr包含有反應常數k，而k與溫度有關，如為等溫過程，可直接用式(4-139)進行計算，若為變溫過程，還得聯立式經計算法是果用實驗室、中間試驗裝置及其工廠現有裝置中測得的一些最佳條件(如空意143)，建立k與x的關系求解