任务4CO变换炉催化剂用量计算单元5典型化工过程工艺计算0.pptVIP

单元5典型化工过程工艺计算*单元5典型化工过程工艺计算*任务4CO变换炉催化剂用量计算知识目标：掌握化学反应速度的表示方法，熟悉气固相催化反应催化剂用量的1~2种计算方法。技能目标：能用Excel和ChemCAD计算CO中温变换催化剂用量。一、化学反应速度的表示二、采用手工或Excel计算CO变换催化剂用量三、采用ChemCAD计算CO变换催化剂用量*单元5典型化工过程工艺计算*任务4CO变换炉催化剂用量计算一、化学反应速度的表示(1)反应速度的定义在单位反应体积中,反应物A的摩尔数随单位时间的变化率。①间歇反应器的反应速率定义为：②平推流反应器的反应速率定义为：NA——kmol/h或mol/s(2)变换反应动力学方程*单元5典型化工过程工艺计算*一、化学反应速度的表示(2)变换反应动力学方程NCO=NT0?yCO,0(1-xCO)、NT0=VT0/22.4dNCO=?(VT0/22.4)?yCO,0dxCO任务4CO变换炉催化剂用量计算*单元5典型化工过程工艺计算*一、化学反应速度的表示(2)变换反应动力学方程kT——反应速率常数,催化剂种类不同,表达式不同,如:B104型：kT=exp(17.94?6300/T)B106型：kT=exp(17.88?5920/T)B109型：kT=exp(16.7?4940/T)Kp——反应平衡常数,若为300~520℃中变,则lnKp=4575/Te-4.33具体计算时,还需考虑压力校正,内外扩散的影响等任务4CO变换炉催化剂用量计算*单元5典型化工过程工艺计算*二、采用手工或Excel计算CO变换催化剂用量(1)图解积分法具体处理步骤:①由绝热操作线方程,x?t②由t?Kp、k、k*=?k(k、k*分别为常压、加压下反应速率常数);③由动力学方程计算r、1/r;④由1/r~x作图??0;⑤计算VR=VO??0通常将上述步骤整理成如下表格任务4CO变换炉催化剂用量计算*单元5典型化工过程工艺计算*二、采用手工或Excel计算CO变换催化剂用量(1)图解积分法通常将上述步骤整理成如下表格x0.000.050.100.150.200.25…t???????Kp???????k???????????????k*???????r???????1/r??????*单元5典型化工过程工艺计算*二、采用手工或Excel计算CO变换催化剂用量(2)差分法☆计算公式☆步骤:①~③同图解积分法;④计算每一小段?xi平均反应速度的倒数;⑤计算?xi?(1/ri)m,最后累加*单元5典型化工过程工艺计算*二、采用手工或Excel计算CO变换催化剂用量例5-9某日产1000吨合成氨装置的中温变换反应器为绝热固定床反应器,操作压力3.05MPa,进口气体摩尔流量NT0为9707.4kmol/h，CO,H2O(g),CO2,H2,N2的摩尔分率分别为:0.0810、0.3735、0.0488、0.3535、0.1432,现要求反应器出口CO的摩尔分率降到0.0212,试计算当进口温度分别为360℃、380℃、395℃时的催化剂体积。已知该催化剂在3.05MPa压力下操作时，压力校正系数C1=4.1，相对活性系数COR=0.9。解：以1小时为计算基准（1）物料衡算——确定出口组成x=(a?a?)/a=(0.0810?0.0212)/0.0810=0.738272因计算比较简单，现将计算结果列于表5-16中，此计算过程可直接利用Excel单元格驱动计算。任务4CO变换炉催化剂用量计算*单元5典型化工过程工艺计算*二、采用手工或Excel计算CO变换催化剂用量例5-9（1）物料衡算——确定出口组成表5-16例5-9进出口物料平衡表任务4CO变换炉催化剂用量计算入口出口组分湿气mol%kmol数kg数分压/MPakmol数湿气mol%kg数CO8.100%786.29922016.3830.24705205.7972.120%5762.313H2O37.350%3625.71465262.8501.1391753045.21131.370%54