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    188宝金博页面版: 钒催化剂的内扩散效率因子

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    内容提示： 钒催化剂的内扩散效率因子何润霞 　 秦海莉(内蒙古工业大学化工系)　　 摘 　 要 　 本文模拟两次(3 + 1) 四段间接换热式二氧化硫催化氧化反应器 ,建立了 轴向转化率、温度分布的一维数学模型 ,用修正欧拉法进行求解 ,得到钒催化剂的内扩散效率因子。关键词 　 间接换热 　 数学模型 　 钒催化剂 　 内扩散效率因子1 　 引言二氧化硫氧化是硫酸生产中的重要反应 ,在工业生产条件下 ,外扩散过程对催化反应速率的影响略而不计 ,而内扩散传质过程的影响却不容忽略 ,它使多孔催化剂内参加反应组分浓度不均一 ,反应速率也不均一。 通常 ,催化剂颗粒的宏观...

    文档格式：PDF | 页数：5 | 浏览次数：20 | 上传日期：2013-10-15 09:27:31 | 文档星级：
    钒催化剂的内扩散效率因子何润霞 　 秦海莉(内蒙古工业大学化工系)　　 摘 　 要 　 本文模拟两次(3 + 1) 四段间接换热式二氧化硫催化氧化反应器 ,建立了 轴向转化率、温度分布的一维数学模型 ,用修正欧拉法进行求解 ,得到钒催化剂的内扩散效率因子。关键词 　 间接换热 　 数学模型 　 钒催化剂 　 内扩散效率因子1 　 引言二氧化硫氧化是硫酸生产中的重要反应 ,在工业生产条件下 ,外扩散过程对催化反应速率的影响略而不计 ,而内扩散传质过程的影响却不容忽略 ,它使多孔催化剂内参加反应组分浓度不均一 ,反应速率也不均一。 通常 ,催化剂颗粒的宏观反应速率是按外表面反应组分浓度计算的反应速率 (本征反应速率) 乘以内表面利用率来表征的 ,因此 ,研究钒催化剂内扩散效率因子的计算 ,对催化反应器设计以及最优化控制均具有十分重要的意义。迄今为止 ,已公开发表的钒催化剂的内扩散效率因子的计算模型 ,有的太复杂以至难以用于工艺设计计算 ,而有的则出现了与实际意义不相符的情况 (计算值大于 1) 。 在国内硫酸工艺的设计中 ,目 前较多使用的计算模型是向德辉〔1〕于 1979 年提出的内扩散效率因子计算式 ,该计算模型在我国的硫酸工艺设计及生产过程中得到了广泛的应用 ,然而该计算模型也有不完善之处 ,它只对转化器一段有效 ,而对其它三段几乎不起作用 ,出现了多数大于 1 的情况〔2〕。 有关模拟实际生产过程的内扩散效率因子计算方面的报导很少 ,仅有人报导过 S101型催化剂内扩散效率因子的计算数据。 本文模拟两次 (3 + 1) 四段间接换热式二氧化硫催化氧化反应器 ,建立园柱状 S105,S101型催化剂内扩散效率因子的单组分模型 ,计算出不同床层深度的内扩散效率因子 ,可用于二氧化硫转化器的工艺设计。2 　 数学模型21 1 　 催化床微分方程组常压下多段间接换热式二氧化硫氧化反应器各段催化床均为绝热床层 ,其一维拟均相模型为反应率 x ,温度 Tb随轴向高度 l 变化的一阶常微分方程组 :dxdl= F ? ξ ?1WoyoSO2(dxd τo)dTbdl=( - Δ HR)Cpm(1 -x2yoSO2)?(dxdl)　　 其中dxd τo=22. 4 ρbyoSO2( -dNSO2dw)本　　 Wo=22. 4NToπ4D2B21 2 　 二氧化硫氧化动力学方程及基础数据根据我国钒触媒的性能 ,采用向德辉动力学方程〔3〕:dxd τ0=ka( b -12ax) (1 -x1 - 0. 2 x) 〔1 -x2K2p(1 -x)2( b -12ax)x2〕 　　　若令 Φ ( x) = ( b -12ax) (1 -x1 - 0. 2 x) 〔1 -K2P(1 -x)2( b -12ax)〕21　　　　　　　　　　　　　　 内 蒙 古 石 油 化 工 　　　　　　　　　　 第 25 卷 　

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