7. 多相催化反应器的设计与分析

7.1 若气体通过固定床的线速度按空床计算为0.2m/s,则真正的线速度为多少? 已知所填充的固体颗粒的堆密度为1.2g/cm3, 颗粒密度为1.8 g/cm3

解:

ε=1-ρb

ρ=1-1.2

1.8=0.3333

p

u u 空床

真正==0.2

ε0.3333=0.6m /s

7.2 为了测定形状不规则的合成氨用铁催化剂的形状系数, 将其填充在内径为98mm 的容器中, 填充高度为1m, 然后边续地以流量为1m 3/h的空气通过床层, 相应测得床层的压力降为101.3Pa, 实验操作温度为298K, 试计算该催化剂颗粒的形状系数. 已知催化剂颗粒的等体积相当直径为4mm, 堆密度为1.45g/cm3, 颗粒密度为2.6 g/cm3.

解:

∆p =101.3Pa =101.3kg /m ⋅s 2, Lr =1m , ρ=1.185kg /m 3

μ=1.87⨯10-5Pa ⋅s =1.87⨯10-5kg /m ⋅s , d v =4⨯10-3m

u 0=1

3600⨯0.785(0.098)2=0.03685m /s

ε=1-ρb

ρ=1-1.45=0.4423

p 2.60

由(7.1)式∆p=fL r u 20ρ(1-ε)

d 3

p ε

根据(6.4)式可推导出ψa=dp/dv,式中dp 为等比外表面积相当直径,dv 为等体积相当直径.

根据(6.4)式可推导出ψa=dp/dv,式中dp 为等比外表面积相当直径,dv 为等体积相当直径.

∴ ∆p=fL r u 20ρ(1-ε) 即f ∆p d v ε3

ψa d v ε3ψ=u 2(1)

a L r 0ρ1-ε 由(7.2)式 f =150μ(1-ε

Re +1.75=150⨯)

ψ+1.75 (2)

a d v u 0ρ

将有关数值代入(1)和(2)式得:

f

ψ=101.3(4⨯10-3)(0.4423)3/1⨯1.185(0.03685)2(1-0.4423) =39.07 a

f =150⨯1.83⨯10-3(1-0.4423) 8.778

ψ(4⨯10-3) ⨯0.03685⨯1.185+1.75=ψ+1.75 a a

(3)(4)