1、項(xiàng)目三項(xiàng)目三固定床反應(yīng)器的計(jì)算固定床反應(yīng)器的計(jì)算經(jīng)驗(yàn)法數(shù)學(xué)模型法固定床反應(yīng)器參數(shù)敏感性 經(jīng)驗(yàn)法經(jīng)驗(yàn)法 用實(shí)驗(yàn)室、中間試驗(yàn)裝置或工廠現(xiàn)有裝置中最佳條件測(cè)得的數(shù)據(jù)，如空速、催化劑的空時(shí)收率及催化劑的負(fù)荷等作為設(shè)計(jì)依據(jù)，按規(guī)定的生產(chǎn)能力計(jì)算并確定催化劑的用量、床高、床徑等的計(jì)算。該法簡(jiǎn)單，但精確度較差。一、催化劑用量的計(jì)算一、催化劑用量的計(jì)算1. 空間速度空間速度 單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)單位體積的原料標(biāo)準(zhǔn)體積流量，即:2. 空間時(shí)間（接觸時(shí)間）空間時(shí)間（接觸時(shí)間） 在規(guī)定的反應(yīng)條件下，氣體反應(yīng)物通過(guò)催化劑床層中自由空間所需要的時(shí)間，即：RONvVVS0VVR 3. 空時(shí)收率空時(shí)收率 反應(yīng)物通過(guò)催化劑床層時(shí)，

2、在單位時(shí)間內(nèi)單位質(zhì)量（或體積）催化劑所獲得的目的產(chǎn)物量，即：4. 催化劑負(fù)荷催化劑負(fù)荷 在單位時(shí)間內(nèi)單位質(zhì)量（體積）催化劑由于反應(yīng)消耗的原料質(zhì)量，即：5. 床層線速度與空床速度床層線速度與空床速度 床層線速度是指在規(guī)定條件下，氣體通過(guò)催化劑床層自由截面積的流速，即： 空床速度是在規(guī)定條件下，氣體通過(guò)（空）床層截面積的流速，即：SGWWWSSWGWWSRAVu0RAVu00 催化劑用量確定后，催化劑床層的有效體積也就確定。床層高度與直徑的計(jì)算步驟為： 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選取氣體空床速度u0； 床層的截面積為： 校驗(yàn)床層阻力降：壓力降低于總壓力的15%，說(shuō)明所選取的空床速度有效。 確定床層的結(jié)構(gòu)尺寸 催化劑

3、床層高度： 若為絕熱反應(yīng)器，其內(nèi)徑為： 二、固定床反應(yīng)器結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)算二、固定床反應(yīng)器結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)算00uVAR00VVuAVHRRR214RAD 若采用列管式反應(yīng)器，床層內(nèi)經(jīng)取 ，外徑為 ，則列管數(shù)為： 若采用殼管式反應(yīng)器（殼程裝催化劑），其截面積為： 若采用正三角形排列，則： td0dHdVdAntRtR224420244dnDAR0260sinNtAReADR2421三、催化劑床層傳熱面積的計(jì)算三、催化劑床層傳熱面積的計(jì)算 催化劑床層所需的傳熱面積為： 床層傳熱面積校核：mtKQA需AA 數(shù)學(xué)模型法數(shù)學(xué)模型法 根據(jù)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)可分為非均相與擬均相兩類；根據(jù)催化床中溫度分布可分為一維模型和二

4、維模型；根據(jù)流體的流動(dòng)狀況又可分為理想流動(dòng)模型（包括理想置換和理想混合流動(dòng)模型）和非理想流動(dòng)模型。 數(shù)學(xué)模型法的工作步驟： 通過(guò)實(shí)驗(yàn)和其他途徑深入認(rèn)識(shí)實(shí)際過(guò)程，把握過(guò)程的物理實(shí)質(zhì)和影響因素，并盡可能區(qū)分主次； 根據(jù)研究的目的，對(duì)實(shí)際過(guò)程做出不同程度的簡(jiǎn)化，建立物理模型； 對(duì)物理模型進(jìn)行數(shù)學(xué)描述，建立模型方程（組）； 通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定和參數(shù)估值確定模型方程中所含模型參數(shù)的數(shù)值； 進(jìn)行模擬計(jì)算，將計(jì)算結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較。 固定床反應(yīng)器參數(shù)敏感性固定床反應(yīng)器參數(shù)敏感性 在反應(yīng)操作過(guò)程中，當(dāng)反應(yīng)系統(tǒng)中某一個(gè)參數(shù)的微小變化引起其它參數(shù)發(fā)生了重大變化，這種現(xiàn)象稱為參數(shù)的靈敏性。一、絕熱式固定床反應(yīng)器的參數(shù)

5、靈敏性一、絕熱式固定床反應(yīng)器的參數(shù)靈敏性 絕熱式固定床反應(yīng)器的返混很小，不存在反應(yīng)器的整體的熱穩(wěn)定性。反應(yīng)器各處狀態(tài)僅決定于進(jìn)口條件，因此，絕熱式固定床反應(yīng)器床內(nèi)參數(shù)的靈敏性是一個(gè)重要的問(wèn)題。 （1）進(jìn)口溫度對(duì)床層參數(shù)的影響 假設(shè)流體進(jìn)口溫度為T0，出口溫度為T，若進(jìn)口溫度有dT0的變化，則出口氣體溫度也將出現(xiàn)dT的變化。 稱為溫度靈敏度。0dTdT 經(jīng)推導(dǎo)可得： 其中稱為靈敏性指數(shù) 對(duì)于絕熱式固定床反應(yīng)器，由此可計(jì)算得出反應(yīng)器允許的進(jìn)出口流體溫度差值： 由此可見(jiàn)，反應(yīng)器的靈敏度決定了流體進(jìn)、出口的溫度差值。edTdT0TRTE20020lndTdTERTTT（2） 進(jìn)口氣體濃度對(duì)床層參數(shù)的影響 根據(jù)熱量平衡方程與物料平衡方程可計(jì)算得： 經(jīng)分析，對(duì)于絕熱反應(yīng)器，預(yù)獲得較高轉(zhuǎn)化率只能從降低絕熱溫升著手，在生產(chǎn)實(shí)際中最有效的辦法是在原料氣中摻入惰性氣體（不參與反應(yīng)的氣體），這樣可以降低反應(yīng)物的濃度，從而降低了絕熱溫升值，達(dá)到提高反應(yīng)轉(zhuǎn)化率的目的。工業(yè)上通常采用水蒸氣作為稀釋劑。0ArpabAcHTcTTx二、非恒溫非絕熱固定床反應(yīng)器的靈敏性二、非恒溫非絕熱固定床反應(yīng)器的靈敏性 非恒溫非絕熱固定床反應(yīng)器的參數(shù)敏感性包括：冷卻劑溫度、反應(yīng)器進(jìn)口溫度、物料濃度等。（） 因