固定床反應(yīng)器的設(shè)計計算
反應(yīng)器的主要作用是提供和維持化學(xué)反應(yīng)所需要的條件，保證反應(yīng)進行到指定程度所需要的反應(yīng)時間。因此，固定床催化反應(yīng)器的設(shè)計就是在選擇反應(yīng)條件的基礎(chǔ)上確定催化劑的合理裝量，并為實現(xiàn)所選擇的反應(yīng)條件提供技術(shù)手段。
1.設(shè)計基礎(chǔ)
1)空間速度與接觸時間
空間速度簡稱空速，它表示單位時間內(nèi)單位體積催化劑所能處理的氣體體積。根據(jù)定義，空速表示為V=Q /V式中，V為標(biāo)準狀態(tài)下的空間速度，m/(m2催化劑?h)，或h;Q、為標(biāo)準狀態(tài)下初始反應(yīng)氣體流量，m＇/h;Vx為催化劑體積，m2。接觸時間定義為空間速度的倒數(shù)で＝1/V＝V/Q(4-130
(2)轉(zhuǎn)化率
在計算反應(yīng)速率時，需要各組分瞬間摩爾流量，但實測各組分的瞬時摩爾流量是困難的，因此常采用反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率來表示反應(yīng)速率。對于流動系統(tǒng)，將組分A的轉(zhuǎn)化率定義為:NAAN4-131)式中N、分別為組分A的初始流量和瞬時流量，kmolNA=N,將上式微分dNx＝ー No dta在流動體系中，組分A的反應(yīng)速率可用單位催化劑中該組分摩爾流量的減少表示:(4-132) msdn(4-133)Rdn一一從款(4-134)式(4-133)、式(4-134)、式(4-135)分別是以單位催化劑體積、單位催化劑反應(yīng)表面積、單位體化劑質(zhì)量上某一反應(yīng)組分摩爾流量變化表示的反應(yīng)速率。根據(jù)這三個式子，可以分別計算出達到某種要求所需的催化劑體積、表面積和質(zhì)量。