催化反應(yīng)工程華東理工大學(xué)多段換熱式催化反應(yīng)器-資料下載頁
2025-10-09 11:29本頁面
【正文】 數(shù) ɑ分別采用固定床中流體與顆粒外表面間的傳質(zhì) J因子 JD和傳熱 J因子 JH關(guān)聯(lián)式計(jì)算，即 323 6 6 pepeBfgfgiD RRDGkJ ????????????????323 0 2 pepemfpmgpmmsH RRMCGCMJ ????????????????上式中的 Rep適用范圍為 ～ 5000。 催化反應(yīng)工程 5 催化劑內(nèi)擴(kuò)散效率因子 ξ CO、 ξ CO2 ? 催化劑內(nèi)擴(kuò)散效率因子采用關(guān)鍵組分模型計(jì)算。 催化反應(yīng)工程 6 優(yōu)化設(shè)計(jì) ? 對于球形反應(yīng)器串聯(lián)生產(chǎn)裝置，在第一反應(yīng)器進(jìn)口氣體組成、進(jìn)口溫度、操作壓力一定的情況下，要達(dá)到某一產(chǎn)量，有一組優(yōu)化的操作條件，此時(shí)催化床的總體積最小。因此，對于 E個(gè)球形反應(yīng)器，優(yōu)化設(shè)計(jì)的目標(biāo)函數(shù)為 ERRVFEee )(34 32311??? ???式中， R1及 R2分別是催化床外半徑及內(nèi)半徑。 催化反應(yīng)工程 對上式的分析 ? 當(dāng)球形反應(yīng)器催化床內(nèi)徑一定時(shí)，影響球形反應(yīng)器催化床體積的因素包括催化床外徑、進(jìn)出口氣體流量，氣體進(jìn)出口溫度及組成。由于各反應(yīng)器間是間接換熱過程，第 e個(gè)反應(yīng)器出口氣體組成、流量即為第 e+1個(gè)反應(yīng)器進(jìn)口氣體組成、流量。 E個(gè)反應(yīng)器串聯(lián)裝置，存在 2E2個(gè)獨(dú)立變量。當(dāng) E=3時(shí)，由于球形反應(yīng)器獨(dú)有的特點(diǎn)，獨(dú)立變量為 3個(gè)，即催化床外半徑、第二、三反應(yīng)器進(jìn)口溫度。 ? 獨(dú)立變量確定后，用直接搜索法優(yōu)化設(shè)計(jì)催化床體積。在優(yōu)化設(shè)計(jì)中，各床層的溫度不得超過催化劑的耐熱溫度，因此，優(yōu)化設(shè)計(jì)是有約束的最優(yōu)化問題。 7 計(jì)算框圖 、gCOy , 、gCOy ,2 gTyes 反應(yīng)速率 反應(yīng)熱 恒壓熱容 微分方程組 輸入 給定初值 龍格 — 庫塔法求 解方程 求 產(chǎn)量 =給定值 ? VR最小 輸出 調(diào)整 R2 調(diào)整 Tb2,in Tb3,in yes no no 內(nèi)擴(kuò)散 效率因子 傳質(zhì)系數(shù) 給熱系數(shù) R2外半徑 、sCOy , 、sCOy ,2 sT催化反應(yīng)工程 催化反應(yīng)工程 8 計(jì)算結(jié)果 Vin 105 m3 (STP)/h , yin CO CO2 H2 CH3OH H2O N2 CH4 P 5 Mpa 生產(chǎn)能力為 100 kt/year 生產(chǎn)條件： 催化反應(yīng)工程 表 催化床層中徑向組成和顆粒外表面氣體組成及溫度分布 反應(yīng)器 R/m yi,g tg/℃ yi,s ts/ ℃ CO CO2 CH3OH CO CO2 CH3OH 1 催化反應(yīng)工程 表 中期操作各反應(yīng)器進(jìn)出口溫度和氣體組成 反應(yīng)器 t/℃ yi CO CO2 CH3OH 1 進(jìn)口 出口 2 進(jìn)口 出口 3 進(jìn)口 出口
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