催化劑裝量的計(jì)算

催化劑裝量的計(jì)算方法有數(shù)學(xué)模型法和經(jīng)驗(yàn)計(jì)算法兩種

數(shù)學(xué)模型法首先是通過對(duì)固定床反應(yīng)器內(nèi)流體與顆粒的行為進(jìn)行“合理”簡(jiǎn)化，提出一種物

理型:然后再根據(jù)化學(xué)反應(yīng)原理，結(jié)合動(dòng)量傳遞、熱量傳遞、質(zhì)量傳遞對(duì)物理模型進(jìn)行數(shù)學(xué)描述，獲得數(shù)學(xué)模型;最后對(duì)數(shù)學(xué)模型求解以得到所需要的結(jié)果。按照上述過程，首先應(yīng)建立數(shù)學(xué)模型。用催化法凈化氣態(tài)污染物，由于廢氣中污染物濃度不高，反應(yīng)放出的熱量不大，所要求的反應(yīng)速率也不太高，可把該過程當(dāng)作絕熱過程。為了簡(jiǎn)化計(jì)算，同時(shí)將固定床反應(yīng)器看成理想置換反應(yīng)器，采用最簡(jiǎn)單的“一維擬均相理想流動(dòng)模型”進(jìn)行理論計(jì)算如圖4-33所示，在反應(yīng)器內(nèi)取微元體積dWx，其兩端面轉(zhuǎn)化率為xA和xA+dxA。在微元內(nèi)作物料衡算:NA-(NA+dn)=(-R,)dvr(4-136)輸入A量一輸出A量＝反應(yīng)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(kuò)散模型同樣地，也可在該微元dv內(nèi)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(yīng)放熱氣體帶出熱傳給外界的熱式中，C.為進(jìn)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(yīng)熱，k/ kg; dqe為向外界的傳熱速率，l/整理化簡(jiǎn)得G.C.dt=No dax(-ah)dqa(4-141)絕熱情況下da＝0，則上式變?yōu)?/span>: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(shù)，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(yīng)器健化劑裝量。使用這個(gè)式子時(shí)應(yīng)注意:①反式中，A又稱絕熱溫升。應(yīng)速率R-可根據(jù)反應(yīng)控制步驟簡(jiǎn)化，但必須表示成xA的函數(shù);②Rr包含有反應(yīng)常數(shù)k，而k與溫度有關(guān)，如為等溫過程，可直接用式(4-139)進(jìn)行計(jì)算，若為變溫過程，還得聯(lián)立式經(jīng)計(jì)算法是果用實(shí)驗(yàn)室、中間試驗(yàn)裝置及其工廠現(xiàn)有裝置中測(cè)得的一些最佳條件(如空意143)，建立k與x的關(guān)系求解