铜锌铝催化剂上变换反应动力学的研究 Ⅱ.二维多组分扩散模型及效率因子的数值解

本文研究在铜锌铝催化剂上,一氧化碳变换反应中的气体扩散速率对化学反应速率的影响。建立了各反应气体在柱形催化剂内扩散过程的数学模型;并用正交配置法将模型离散后,以拟牛顿法求得数值解,获得颗粒内的气体浓度分布及催化剂的效率因子,并与其它简化模型作了比较;同时通过实验获得化学反应本征动力学方程及宏观反应速率,从而求得效率因子实验值。二维多组分扩散模型理论计算值与实验值是比较接近的,最高偏差13%,平均偏差为7.5%。而一维模型的偏差比其大2—3%,但能简化计算,节省机时。     

铜锌铝催化剂上变换动力学的研究 Ⅰ.本征动力学与宏观动力学

以我们研制的内循环无梯度反应器对国产铜锌铝变换催化剂进行了一氧化碳与水蒸汽变换反应动力学的研究。实验是先以细粒度催化剂在不同浓度、温度下测定反应速率,以k 值平方差最小为目标函数,电子计算机估定参数,求得本征动力学方程为r=7.7×10~4exp(-5.7×10~4/RT)y_(CO)y_(H_2O)~(0.4)y_(CO_2)~(-0.3)y_(H_2)~(-0.3)(1-β)参数估值经过F-检验证明是可靠的。实验再在同样装置和条件下对工业原颗粒催化剂进行测定,沿用本征动力学指数方程,获得宏观动力学方程如下:r'=684exp(-4.03×10~4/RT)y_(CO)y_(H_2O)~(0.4)y_(CO_2)~(-0.3)y_(H_2)~(-0.3)(1-β)并用这些结果对年产三十万吨氨厂低温变换过程进行模拟计算,结果与实际甚为接近。