项目三固定床反应器的计算

1、项目三项目三固定床反应器的计算固定床反应器的计算 经验法 数学模型法 固定床反应器参数敏感性 经验法经验法 用实验室、中间试验装置或工厂现有装置中最佳条件测得的数据，如空速、催化剂的空时收率及催化剂的负荷等作为设计依据，按规定的生产能力计算并确定催化剂的用量、床高、床径等的计算。该法简单，但精确度较差。一、催化剂用量的计算一、催化剂用量的计算1. 空间速度空间速度 单位时间内通过单位体积的原料标准体积流量，即:2. 空间时间（接触时间）空间时间（接触时间） 在规定的反应条件下，气体反应物通过催化剂床层中自由空间所需要的时间，即：RONvVVS0VVR 3. 空时收率空时收率 反应物通过催化剂床

2、层时，在单位时间内单位质量（或体积）催化剂所获得的目的产物量，即：4. 催化剂负荷催化剂负荷 在单位时间内单位质量（体积）催化剂由于反应消耗的原料质量，即：5. 床层线速度与空床速度床层线速度与空床速度 床层线速度是指在规定条件下，气体通过催化剂床层自由截面积的流速，即： 空床速度是在规定条件下，气体通过（空）床层截面积的流速，即：SGWWWSSWGWWSRAVu0RAVu00 催化剂用量确定后，催化剂床层的有效体积也就确定。床层高度与直径的计算步骤为： 根据经验选取气体空床速度u0； 床层的截面积为： 校验床层阻力降：压力降低于总压力的15%，说明所选取的空床速度有效。 确定床层的结构尺寸

3、催化剂床层高度： 若为绝热反应器，其内径为： 二、固定床反应器结构尺寸的计算二、固定床反应器结构尺寸的计算00uVAR00VVuAVHRRR214RAD 若采用列管式反应器，床层内经取 ，外径为 ，则列管数为： 若采用壳管式反应器（壳程装催化剂），其截面积为： 若采用正三角形排列，则： td0dHdVdAntRtR224420244dnDAR0260sinNtAReADR2421三、催化剂床层传热面积的计算三、催化剂床层传热面积的计算 催化剂床层所需的传热面积为： 床层传热面积校核：mtKQA需AA 数学模型法数学模型法 根据反应动力学可分为非均相与拟均相两类；根据催化床中温度分布可分为一维模

4、型和二维模型；根据流体的流动状况又可分为理想流动模型（包括理想置换和理想混合流动模型）和非理想流动模型。 数学模型法的工作步骤： 通过实验和其他途径深入认识实际过程，把握过程的物理实质和影响因素，并尽可能区分主次； 根据研究的目的，对实际过程做出不同程度的简化，建立物理模型； 对物理模型进行数学描述，建立模型方程（组）； 通过实验测定和参数估值确定模型方程中所含模型参数的数值； 进行模拟计算，将计算结果和实验结果进行比较。 固定床反应器参数敏感性固定床反应器参数敏感性 在反应操作过程中，当反应系统中某一个参数的微小变化引起其它参数发生了重大变化，这种现象称为参数的灵敏性。一、绝热式固定床反应器

5、的参数灵敏性一、绝热式固定床反应器的参数灵敏性 绝热式固定床反应器的返混很小，不存在反应器的整体的热稳定性。反应器各处状态仅决定于进口条件，因此，绝热式固定床反应器床内参数的灵敏性是一个重要的问题。 （1）进口温度对床层参数的影响 假设流体进口温度为T0，出口温度为T，若进口温度有dT0的变化，则出口气体温度也将出现dT的变化。 称为温度灵敏度。0dTdT 经推导可得： 其中称为灵敏性指数 对于绝热式固定床反应器，由此可计算得出反应器允许的进出口流体温度差值： 由此可见，反应器的灵敏度决定了流体进、出口的温度差值。edTdT0TRTE20020lndTdTERTTT（2） 进口气体浓度对床层参数的影响 根据热量平衡方程与物料平衡方程可计算得： 经分析，对于绝热反应器，预获得较高转化率只能从降低绝热温升着手，在生产实际中最有效的办法是在原料气中掺入惰性气体（不参与反应的气体），这样可以降低反应物的浓度，从而降低了绝热温升值，达到提高反应转化率的目的。工业上通常采用水蒸气作为稀释剂。0ArpabAcHTcTTx二、非恒温非绝热固定床反应器的灵敏性二、非恒温非绝热固定床反应器的灵敏性 非恒温非绝热固定床反应器的参数敏感性包括：冷却剂温度、反应器进口温度、物料浓度等。（） 因