化工過程開發(fā)與設(shè)計第8章化工過程放大(已修改)
2025-01-09 15:10 本頁面
【正文】 化工過程開發(fā)與設(shè)計 第 8章 化工過程放大 化工過程開發(fā)與設(shè)計 化工過程開發(fā)與設(shè)計 冷模試驗(yàn) 中 試 反應(yīng)過程放大的基本方法 第 8章 化工過程放大 反應(yīng)器的設(shè)計 化工過程開發(fā)與設(shè)計 反應(yīng)過程放大的基本方法 1 2 逐級經(jīng)驗(yàn)放大 數(shù)學(xué)模型方法 化工過程開發(fā)與設(shè)計 逐級經(jīng)驗(yàn)放大 1．研究方法 （ 1）反應(yīng)器的選型 （ 2）優(yōu)化工藝條件 （ 3）反應(yīng)器放大 化工過程開發(fā)與設(shè)計 逐級經(jīng)驗(yàn)放大 2．基本特征 （ 1）只綜合考察輸入變量和輸出結(jié)果的關(guān)系，未能深入研究過程的內(nèi)在規(guī)律 （ 2）試驗(yàn)次序人為規(guī)定，并非科學(xué)合理的研究程序 （ 3）放大過程是外推的，并不一定完全可靠 化工過程開發(fā)與設(shè)計 逐級經(jīng)驗(yàn)放大 例 [] 磷鎢雜多酸催化劑（ HPW）制備工藝的放大研究。 雜多酸是酸強(qiáng)度較為均一的純質(zhì)子酸，其酸性不但強(qiáng)于硅酸鋁和各種分子篩等固體酸，也強(qiáng)于氫氟酸、硫酸等液體酸。本例采用經(jīng)典酸化 —— 乙醚萃取法間歇制備 12磷鎢雜多酸。 圖 磷鎢雜多酸催化劑的制備工藝 化工過程開發(fā)與設(shè)計 逐級經(jīng)驗(yàn)放大 （ 1）反應(yīng)器選型 （ 2）條件優(yōu)化 （ 3）反應(yīng)器的放大 （ 4）放大效應(yīng)分析 1）結(jié)構(gòu)分析 2）性能分析 化工過程開發(fā)與設(shè)計 逐級經(jīng)驗(yàn)放大 表 81 正交實(shí)驗(yàn)方案和結(jié)果 序號 Na2HPO4 A/g HCl B/mL 時間 C/h 溫度 D/℃ 收率 % 1 40 155 80 2 40 160 85 3 40 165 90 4 50 155 90 5 50 160 80 6 50 165 85 7 60 155 85 8 60 160 90 9 60 165 80 k1 k2 k3 極差 R 化工過程開發(fā)與設(shè)計 數(shù)學(xué)模型方法 1．研究方法 （ 1）實(shí)驗(yàn)室研究化學(xué)反應(yīng)規(guī)律 （ 2）大型冷模試驗(yàn)研究傳遞過程規(guī)律 （ 3）綜合上述兩過程特征，建立數(shù)學(xué)模型 （ 4）通過中試檢驗(yàn)數(shù)學(xué)模型的等效性 化工過程開發(fā)與設(shè)計 數(shù)學(xué)模型方法 2．基本特征 （ 1）過程分解 （ 2）簡化過程運(yùn)行規(guī)律，建立等效模型 （ 3）建立和檢驗(yàn)數(shù)學(xué)模型 化工過程開發(fā)與設(shè)計 數(shù)學(xué)模型方法 本系統(tǒng)的流動模型涉及氣相與液相（料漿）。氣相因不參與循環(huán)，可近似按平推流處理。 表 82 不同循環(huán)比條件下的全混流反應(yīng)器級數(shù) 實(shí)驗(yàn)號 磷酸流量 /m3h 1 氨流量 /kgh 1 料漿中和度 /R 磷銨料漿 循環(huán)比 β 級數(shù) m w (P2O5有效 )/% w (P2O5水溶 )/% 1 2 3 4 5 化工過程開發(fā)與設(shè)計 數(shù)學(xué)模型方法 2．宏觀動力學(xué)模型 （ 1）模型的選擇與簡化 （ 1） （ 2） （ 3） （ 4） 3214 bbbbg llgWLfAGr? ???????? ? ? ?? ????? ? ? ?? ? ? ????? ??125 R e ( 1 )nnSh b Sc f??6 ReSh b Sc f?321466,bbbbg ls g s glgWLk b u f b u AGr? ???????? ? ? ???????? ? ? ?? ? ? ????? ??化工過程開發(fā)與設(shè)計 數(shù)學(xué)模型方法 （ 5） （ 6） ( 1 ) ( 1 )( 1 )( 1 )k k k ka a a akkaaWG Q QKKRR??????? ? ? ??? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ??1,0ebx tGgrSk a A uRS? ???????????? ??化工過程開發(fā)與設(shè)計 數(shù)學(xué)模型方法 （ 2）實(shí)驗(yàn)及模型的參數(shù)估值 圖 外環(huán)流氨化反應(yīng)器流程圖 化工過程開發(fā)與設(shè)計 數(shù)學(xué)模型方法 圖 作圖法求反應(yīng)段高度 Hr 化工過程開發(fā)與設(shè)計 數(shù)學(xué)模型方法 （ 7） （ 8） （ 9） （ 10） （ 11） （ 12） a G r mG k aV c??1 1 2 21122( ) ( )()ln()mc c c cccccc????? ? ?????1212lnmccccc?1 1 2 2aG Q c Q c??1 1 2 2 11 2 2ln()GrQ c Q c ckaV c c c???1. 222. 403 1. 56, 10 tGg Sk a u R Sr?? ?????? ?????? ??化工過程開發(fā)與設(shè)計 數(shù)學(xué)模型方法 表 83 模試實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 試驗(yàn)號 ug ,0 / ms 1 S t 102/ S r β R Hr/m G1 /kgh1 G2 102 /kgh1 kG a /s1 kG a* /s1 相對偏差 /% 1 2 2,250 0,298 16,27 17,63 + 3 + 4 + 5 6 7 8 + 9 + 10 11 12 + 化工過程開發(fā)與設(shè)計
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