異形甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化催化劑效率因子.pdf

1、近年來,甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化催化劑異形化研究取得了很大進(jìn)展,其主要目的是提高催化劑的效率因子,降低固定床反應(yīng)器中的壓降.但目前異形催化劑的性能數(shù)據(jù)仍主要依靠實(shí)測(cè),而帶有普遍性和規(guī)律性的研究還很欠缺.對(duì)于常規(guī)外形轉(zhuǎn)化催化劑的效率因子,文獻(xiàn)中已有比較完整的數(shù)據(jù)可供參考,但對(duì)異形蒸汽轉(zhuǎn)化催化劑效率因子的準(zhǔn)確計(jì)算仍相當(dāng)困難.建立了適用于異形轉(zhuǎn)化催化劑的傳質(zhì)-傳熱耦合數(shù)學(xué)模型,由此得到的偏微分方程組復(fù)雜,要得到高精度的濃度和溫度分布,其它算法計(jì)算難度大,

2、過程復(fù)雜、技巧性強(qiáng).本文用有限元法求解,求解方法簡單、快速、精確,使異形轉(zhuǎn)化催化劑平衡死區(qū)大、求解區(qū)域復(fù)雜等特殊性幾乎沒有給模型求解帶來困難,易于推廣到各種復(fù)雜外形的轉(zhuǎn)化催化劑上.為了檢驗(yàn)數(shù)學(xué)模型,在磁力攪拌內(nèi)循環(huán)無梯度反應(yīng)器中,570~770℃,3.0MPa實(shí)驗(yàn)條件下,對(duì)七孔球形和三孔橢球形轉(zhuǎn)化催化劑的本征動(dòng)力學(xué)和宏觀動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了研究,建立了冪函數(shù)型的本征動(dòng)力學(xué)方程.應(yīng)用本模型對(duì)催化劑的宏觀動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)進(jìn)行了計(jì)算,獲得了濃度、溫度等參

3、數(shù)在催化劑內(nèi)的分布,并進(jìn)一步計(jì)算得到效率因子,計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值吻合較好,證明了模型是可靠的.模擬結(jié)果表明七孔球形催化劑效率因子從0.2369到0.3550之間,與實(shí)驗(yàn)值相比較,平均相對(duì)誤差8.22％;三孔橢球形催化劑效率因子從0.2136到0.3209,平均相對(duì)誤差10.71％.相比球形等傳統(tǒng)催化劑,異形化后效率因子有很大提高.七孔橢球形催化劑粒內(nèi)存在10~16℃溫差,三孔橢球形催化劑粒內(nèi)存在10~20℃溫差,溫差較大,不能視為等溫.催化