多孔催化剂效率因子的多组分扩散模型(Ⅴ) 表面中毒并伴有平衡死区圆柱状催化剂效率因子的有限元求解

针对表面中毒并伴有平衡死区二维圆柱状催化剂的反应-扩散偏微分方程组的特殊性,引入有限元方法求解该类问题,建立了求解步骤。实际计算所得效率因子与实验值对照表明,本法结果准确,过程简单,容易推广应用于各种相类似的体系。     

多孔催化剂效率因子的多组分扩散模型(Ⅳ)有死区圆柱状中温变换催化剂效率因子的二维模型及其求解

建立了有死区圆柱状WB-2中温变换催化剂效率因子计算的二维数学模型,用正交配置法进行计算,所得结果与实验测定值比较,相对误差绝对值的平均值为11.50%.     

多孔催化剂效率因子的多组分扩散模型(Ⅳ)有死区圆柱状中温变换催化剂效率因子的二维模型及其求解

建立了有死区圆柱状WB-2中温变换催化剂效率因子计算的二维数学模型,用正交配置法进行计算,所得结果与实验测定值比较,相对误差绝对值的平均值为11.50%.     

多孔催化剂效率因子的多组分扩散模型(VI)近似解析法求解二维模型

着眼于直接计算圆柱状催化剂效率因子的二维模型,进行了两方面的工作：发展合适的近似解析法并检验该方法的可靠性．在近似解析法中,以多项式关联效率因子和Thiele模数（φ）,并结合二维问题的特征,选择（1／tanh∮-1／φ）／φ为多项式元素．通过极端情况下二维反应-扩散方程的求解,提供了使用该方法所需参数的实际数值．在一级可逆反应、变换反应和催化剂表面中毒的甲醇分解反应3种场合下考察本文所提出的近似解析法,所得结果表明：该方法不仅计算过程极其简单,而且结果可靠,其计算精度与有限元法和正交配置法相当．该方法对表面中毒情况的计算同样适应．     

甲醇合成铜基催化剂硫化氢中毒研究(Ⅱ)——表面中毒催化剂效率因子

在常压下内循环无梯度反应器中测定了工业颗粒C207铜基化剂在入口硫化氢含量7.19×10~(-4)通硫化氢4、8、12h后甲醇分解反应宏观速率,测定了催化剂孔径分布和曲折因子.由俄歇电子能谱测定获得,通H_2S 4h未中毒比半径x_c为0.938,通H_2S 8h为0.916,通H_2S 12h为0.896,与由本征失活动力学获得的计算值相符合.探讨了计算表面中毒催化剂效率因子的甲醇单组分模型和多组分模型的正交配置解,解决了颗粒催化剂存在表面中毒和中心平衡死区的效率因子的求解问题,中毒催化剂效率因子的实验值与模型计算值的相对误差,其绝对值的平均值在11%以内,表明表面中毒催化剂效率因子的计算模型是可行的.     

甲醇合成铜基催化剂硫化氢中毒研究(Ⅱ)——表面中毒催化剂效率因子

在常压下内循环无梯度反应器中测定了工业颗粒C207铜基化剂在入口硫化氢含量7.19×10~(-4)通硫化氢4、8、12h后甲醇分解反应宏观速率,测定了催化剂孔径分布和曲折因子.由俄歇电子能谱测定获得,通H_2S 4h未中毒比半径x_c为0.938,通H_2S 8h为0.916,通H_2S 12h为0.896,与由本征失活动力学获得的计算值相符合.探讨了计算表面中毒催化剂效率因子的甲醇单组分模型和多组分模型的正交配置解,解决了颗粒催化剂存在表面中毒和中心平衡死区的效率因子的求解问题,中毒催化剂效率因子的实验值与模型计算值的相对误差,其绝对值的平均值在11%以内,表明表面中毒催化剂效率因子的计算模型是可行的.     

表面中毒甲醇成催化剂效率因子

对ＣＯ、ＣＯ２加氢合成甲醇平行反应提出了表面中毒催化剂效率因子的关键组分计算模型，并用正交配置法求解．硫化氢表面中毒深度由失活速率方程求得．计算结果表明。随Ｈ２Ｓ含量增加和使用时间增加，催化剂效率因子减小；随反应温度升高，表面中毒深度增加，又受内扩散影响，催化剂效率因子明显减小．     

多孔催化剂效率因子的多组分扩散模型 (Ⅰ)多组分扩散模型及数值计算方法

本文按多孔催化剂内多组分分子扩散及努森扩散联合过程的特性,导出了描述等温球形催化剂内单一反应的反应物和产物浓度分布的二阶非线性常微分方程组.微分方程中各个反应组分的浓度梯度强烈相互耦合.在计算机上用打靶法求解此常微分方程组提出的两点边值问题,即可求得各个反应组分的浓度分布和催化剂效率因子的数值解.由于反应组分的有效扩散系数间的差异,催化剂内反应组分的组成变化之间的关系不再符合反应的化学计量关系.当内扩散过程的阻滞作用严重时,催化剂颗粒内会出现“死区”,死区内反应组分的浓度趋近于平衡浓度,实际上不再继续进行反应.存在死区时,使用此数学模型及解题方法可求出死区的半径及此情况下催化剂的效率因子.工业上常用的圆柱状催化剂按照相等比外表面积的球体处理.     

表层中毒C207联醇催化剂的效率因子

本文提出了表层中毒Ｃ２０７联醇催化剂效率因子的单组分模型和多组分模型的一维正交配置解，表层中毒深度由实验测定的失活速率方程求得。计算结果表明：随硫化氢含量和使用时间增加，催化剂效率因子减小；随反应温度升高，表层中毒深度增加，又受内扩散影响，催化剂效率因子明显减小。     

有限长圆柱状催化剂内扩散效率因子多态研究(Ⅰ)——研究方法的开发

对有限长圆柱状催化剂内发生强放热反应时的多态特性,本文提出了较为完整的研究方法,包括:(1)将有限北方法与非线性连续性算法及奇性理论结合,开发了有限元全区域分析方法,作为研究非线性偏微分方程多解的基本工具;(2)在高数值效率因子计算中,改进传统方法,开发了高效、准确的新方法,通过实验数据检验了有限元全区域分析方法的可靠性,结果令人满意。     

多孔催化剂效率因子的多组分扩散模型 (Ⅱ)B109中温变换催化剂的效率因子

按照本文(Ⅰ)中提出的多孔催化剂效率因子的多组分扩散模型及其数值计算方法,本报计算了B109中温变换催化剂的效率因子,并与实验测定值进行了比较.测试了B109变换催化剂的孔隙率、孔径分布、曲节因子和常压下的本征动力学,并在内循环无梯度反应器中测试了常压下φ9.8×8.3mm圆柱状颗粒B109催化剂于各种气体组成和温度条件下只计入内扩散过程的宏观反应速率.由此获得十六种情况下效率因子的实验观察值为0.142至0.455,相同反应条件下模型预计值与实验观察值的相对误差为-0.25至0.06.比较的结果令人满意.     

有限长圆柱状催化剂内扩散效率因子多态研究(Ⅰ)——研究方法的开发

对有限长圆柱状催化剂内发生强放热反应时的多态特性,本文提出了较为完整的研究方法,包括:(1)将有限北方法与非线性连续性算法及奇性理论结合,开发了有限元全区域分析方法,作为研究非线性偏微分方程多解的基本工具;(2)在高数值效率因子计算中,改进传统方法,开发了高效、准确的新方法,通过实验数据检验了有限元全区域分析方法的可靠性,结果令人满意。     

硫中毒状态下B108中变催化剂效率因子的研究

硫中毒状态下铁铬系变换催化剂效率因子的研究,迄今尚未见报道。本文根据水煤气变换反应的特点,以均匀中毒假设为前提,建立多组分扩散模型描述稳态情形下,500ppm 硫化氢气相浓度时各反应组分在等温原粒度催化剂中的浓度分布。所有6个实验条件下的效率因子计算机求解结果表明,模型与实验值符合良好。从浓度分布和死区两方面解释了相同条件下,宏观反应速率受硫化氢影响较本征速率小38.30%的原因。研究表明,采用的实验手段是可行的,所建立的模型可用于工业过程的分析。     

C301铜基催化剂甲醇合成反应动力学(Ⅳ)——圆柱状催化剂平行反应效率因子二维模型的正交配置解

以一氧化碳和二氧化碳平行加氢反应作为铜基催化剂上甲醇含成的关键反应,按二维模型计算了圆柱状C301铜基催化剂上这两个反应的效率因子.将效率因子的模型计算值与实验测定值进行比较,表明正交配置法中计算平行反应效率因子的有效、准确的方法.     

多孔催化剂效率因子的多组分扩散模型(Ⅲ)——加压下WB-2中温变换催化剂的效率因子

在内循环无梯度反应器中研究37×10~5Pa(表)及13×10~5Pa(表)压力下工业粒度ф9×7mm.WB-2中温变换催化剂的宏观反应速率,测试了催化剂的孔径分布和曲节因子.本报应用常压下测得的本征动力学方程,对于十七组宏观实验速率,按照前报(Ⅱ)提出的简化多组分扩散模型,求取了效率因子的数值解,并与实验观察值作了比较.比较的结果令人满意.本报由此认为,对于中温变换这类压力不高的反应,研究其加压宏观动力学行为,不必进行加压宏观速率的实验测定.加压下的效率因子及宏观反应速率可在常压测得的本征动力学基础上借助本文提出的模型计算求得.     

钒催化剂的内扩散效率因子

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。     

乙酸甲酯水解催化精馏过程催化剂包内的传质模型(Ⅱ)效率因子的测定与计算

建立了能较客观反映流体在催化剂包内流动状况的循环式间歇恒温反应装置 ,测定了不同催化剂包尺寸和不同液体喷淋密度下的乙酸甲酯水解宏观动力学和表观速率常数 ,估算了催化剂包内径向有效扩散系数约为 9× 10 ^-8m² ·s^-1。应用本文 (Ⅰ )报的传质模型计算了催化剂包效率因子 ,与实验结果吻合较好 ,其平均偏差为 3 2 % ,最大偏差为 13 7%。     

C207铜基催化剂常压甲醇分解反应动力学(Ⅱ)催化剂效率因子正交配置解

在内循环无梯度反应器中常压下测定了工业颗粒C207催化剂甲醇分解反应宏观速率,测定了催化剂孔径分布和曲节因子,获得了催化剂效率因子的实测值。探讨了计算催化剂效率因子的甲醇单组分模型和多组分模型的正交配置解,颗粒催化剂存在中心平衡死区。在相同反应条件下,催化剂效率因子模型计算值与实测值的相对误差的绝对值的平均值在11%以内,结果表明计算模型是可行的。     

单颗粒催化剂上非理想体系的反应-扩散模型(II)实例分析

在本文(I)报建立的非理想尘气模型和非理想广义Stefan-Maxwell模型的基础上,结合常规反应-扩散模型,以氨和甲醇合成为例,研究了反应物系的非理想性对单颗粒催化剂效率因子模拟结果的影响.这些模拟结果之间以及甲醇合成模拟值与实验值之间的对比分析表明:描述这两个反应体系催化剂颗粒上的反应-扩散问题,必须考虑反应物系的非理想性.对于氨的合成,非理想费克模型已足以近似描述颗粒内的反应-扩散过程;但对于以CO/CO2/H2为原料的甲醇合成,采用非理想广义Stefan-Maxwell模型或非理想尘气模型比较适宜.     

C301铜基催化剂甲醇合成反应动力学(Ⅳ)——圆柱状催化剂平行反应效率因子二维模型的正交配置解

以一氧化碳和二氧化碳平行加氢反应作为铜基催化剂上甲醇含成的关键反应,按二维模型计算了圆柱状C301铜基催化剂上这两个反应的效率因子.将效率因子的模型计算值与实验测定值进行比较,表明正交配置法中计算平行反应效率因子的有效、准确的方法.