固定床反應器ppt課件(2)-資料下載頁
2025-01-14 12:24本頁面
【正文】 由 (A)和 (B)式可得： 87 )()()(SGSSPA HVTTShR????? ? (A) )()( ASAGSSgA ccVSkR ???? (B) )()()(ASAGSSgSGSSg ccVSkHVTTS????? ???整理上式，得： ? 上式關聯(lián)了顆粒濃度與溫度之間的變化關系。 ? 可通過氣相主體濃度和溫度及顆粒表面濃度求顆粒表面溫度。 88 (C) ))(( ASAGggGS ccHkTT ??????89 ?進一步簡化 (C)式，前面有： ? JH 和 JD 相除，得 ： 0 . 4 1mHm0 . 5 1mHm0 . 4 1mDm0 . 5 1mDm 8R eJ60 00Re30 0 6R eJ30 6 9R eJ60 00Re30 0 0R eJ30 ????????????????1. 07 61. 191. 28JJ6000Re3001. 07 62. 102. 26JJ300Re0. 06DHmDHm????????? 由 J(H) 和 J(D)的定義： ? 實驗得到： ? 代入上式： ? 代入 (C)式得： 90 ScPr/)/(JJPggg32ggPgDH ?????????ckGkGc????1S c )( P r / 2 / 3 ?)/(?? ?))(( ASAGPgGS ccHcTT ????? ?91 例 試計算例 56中催化劑的外表面處溫度 。 已知反應熱為 (ΔH)= 105Jmol1， 氣體的定壓比熱容 cP=49Jmol1K1。 解： ? ?? ?? ?oSo385PgASAGgS??????????????????TcccHTT? 擬均相一維模型 概述，目前描述固定床反應器的數(shù)學模型可分為擬均相、非均相兩大類。 一、擬均相模型 忽略床層中催化劑顆粒與流體之間溫度與濃度差別，將氣相反應物與催化劑看成均勻連續(xù)的均相物系。 （ 1）一維擬均相模型 只考慮沿氣體流動方向的溫度和濃度變化。根據(jù)流動形式還可分為平推流一維模型和軸向分散一維模型。 （ 2）二維擬均相模型 同時考慮軸向和徑向的溫度和濃度分布。 二、非均相模型 非均相 ： 反應屬于擴散和化學動力學共同控制時 ， 則催化劑顆粒表面 、 內(nèi)部 、 外部濃度不均一 ， 傳遞阻力或傳遞與動力學阻力不可忽略 ， 應計及催化劑的存在和計算宏觀反應速率 ， 稱為 “ 非均相 ” 模型 。 簡言之即考慮顆粒與流體之間的溫度差和濃度差。 一般來說，模型考慮得越全面，對過程模擬越精確，但計算工作量也越大，甚至無法求解。因此，在工程計算允許的誤差范圍內(nèi)應盡可能選用簡單模型。 等溫反應器的計算 床層溫度均勻一致，反應速率常數(shù)為常數(shù)，反應速度僅與濃度有關。按一維擬均相處理，設計方法與平推流相似。 對右圖固定床反應器取一微元段進行物料衡算（以 cat的質量定義） 0A0AxFdlTTAA dFF ?AF質量衡算 在管式反應器中垂直于流動方向取一個微元，以這個微元對 A組份 做物料衡算： 輸入－ 輸出 = 反應＋ 積累 FA FA+dFA (rA)(1εB)Aidl 0 以催化劑顆粒體積計量 AAA dxFdWr 0)( ??若以催化劑質量計量： ?? ??? A0AxxAAW00A0A )r(dxFWFdW設計方程 床層高度 ?? ??? 0AAccAABL0 rdcudlL?注意：一般來說，固定床反應器換熱比較困難，很難做到等溫操作，僅用于對反應器進行估算罷了。 以催化劑顆粒體積計量： ? ?? ?A00BAAcu1rldxd ????? ?? ?? ??????????Ax0BAA0AL00A00BAA0A0BAArxdculdculdrxdcurldxd????對照平推流反應器性能方程 二者相同 ? ??? ???Ax0BAA0AL00 rxdculd??? ?? ??? Ax0AA0A0RrxdcVV? 單層絕熱式固定床反應器 定常態(tài)操作時，與流動方向垂直的截面上溫度、濃度均勻一致，且不隨時間變化。體系的溫度和濃度僅隨流動方向的空間位置變化。 取反應器內(nèi)一微元段進行物料衡算和熱量衡算得： AABtAA dxFdldrdWr 024)()( ?????? ??)H(dxFdW)r)(H(dTcFdTcFAA0AAApipii?????????0A0AxFdlT AA dFF ?AFtd上述兩式分別積分并整理得： )()()( 0000 AAAAPAA xxxxcHyTT ??????? ?? ?? AAxxAAA rdxFW0 )(0設計方程 操作方程 設計方程和操作方程聯(lián)立求解，可求得 W。但當動力學方程比較復雜時，難以得到解析解。一般采用數(shù)值積分或圖解法計算。 圖解法步驟 （ 1）由設計方程在 xA－ T 圖中作絕熱操作線； （ 2）在絕熱操作線上讀出若干組（ xAi， Ti ）數(shù)據(jù)； （ 3）由（ xAi， Ti ）數(shù)據(jù)計算（ rAi）和 1/（ rAi）； （ 4）作 1/（ rA） ~ xA曲線。該曲線下方介于 0~ xAf之間的面積大小即 為 W/FA0。 （ 5）床層高度 BSWL??T T0 xA 斜率 =1/λ 絕熱操作線 xAi Ti Ar1?W/FA0 x
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