1、 课 程 设 计 课程名称： 化学反应工程课程设计 学生姓名： xxx 学 号： xx 学 院： 化学与制药工程学院 专 业： 化学工程与工艺 班 级 化工 092 班 指导教师： 2012 年 6 月 任务书任务书 第 I 页 共 I 页 化学反应工程课程设计 任务书任务书 某日产 1000 吨合成氨的装置中的中温变换反应器在 30.5atm下操作， 进口气体流量 NT0=9000kmol/h，采用9*9mm 催化剂，堆密度 1500kg/m3,催化床直径为 4m，高度为 1.5m,催化剂有效因子为 0.6。 组份 yCO,0 yH2O,0 yCO2,0 yH2,0 yN2 M 2 班 0.
2、0950 0.3595 0.0588 0.3435 0.1432 8200 已知本征动力学方程： 22 2 2 C OH 0.5 C O C OC O C OHO d (1) m ol/(h.g) d T P pp N kpp WKpp 式中 60.5 24900 310exp() m ol/(h.g.atm) T g k R T 要求：要求： 1、采用龙格库塔方法求微分方程的数值解； 2、进口温度的初值可设定为 334，在初始温度与 400之间取 5 个温度点进行计算， 绘制（1）在不同进口温度下床层温度随床层高度的变化曲线； （2）床层出口温度随入 口温度变化曲线。并对结果进行讨论。 3、
3、以给定的进口流量为中心，选择 5 个不同进口流量，间隔为 150kmol/h，绘制（1） 在不同进口流量下床层温度随床层高度的变化曲线； （2）床层出口温度随进口流量变化 曲线。并对结果进行讨论。 4、可用 VB 程序或 EXCEL 进行计算 5、比热、热效应、平衡常数可以查阅化学工程手册 任务书任务书 第 I 页 共 I 页 目 录 1 工艺过程介绍 .1 1.11.1 目前工业上常用的一氧化碳转换方法目前工业上常用的一氧化碳转换方法 .1 1.1.11.1.1 甲烷化法 .1 1.1.21.1.2 制氢气法 .1 1.21.2 工艺方法的确定工艺方法的确定 .1 1.2.11.2.1 工艺
4、流程 .2 1.2.21.2.2 工艺条件 .2 1.31.3 影响反应的工艺条件影响反应的工艺条件2 1.3.11.3.1 温度 2 1.3.21.3.2 压力 3 1.3.31.3.3 水气比 3 2 动力学模型的选取和反应器数学模型的建立 .4 2.12.1 动力学模型的选取动力学模型的选取 .4 2.1.12.1.1 CO 变换反应的本征动力学方程 4 2.1.22.1.2 CO 变换反应的宏观动力学方程 4 2.1.32.1.3 总体反应速率 4 2.1.4 绝热式固定床反应器的选择 .5 2.22.2 反应器数学模型的建立反应器数学模型的建立 5 2.2.12.2.1 物料衡算 .
5、5 2.2.22.2.2 能量衡算 .6 2.2.32.2.3 公式推导 .7 2.32.3 考虑催化剂有效因子的分析考虑催化剂有效因子的分析 .8 2.3.12.3.1 宏观反应速率 8 2.3.22.3.2 根据等摩尔反应的特点进行分析 8 3 模型参数选取 .9 3.13.1 定压摩尔热容 9 3.1.13.1.1 各种气体与温度的关系8 .9 3.1.23.1.2 反应初始条件 10 3.23.2 反应热 . 10 3.33.3 平衡常数 Kp 10 4 计算方法的确定 . 11 4.14.1 确定解微分方程组的方法确定解微分方程组的方法. 11 4.1.14.1.1 微分方程的推导
6、11 4.24.2 龙格库塔法求微分方程的数值解龙格库塔法求微分方程的数值解 13 4.2.14.2.1 龙格库塔常用公式的形式 13 5 计算过程 14 5.15.1 在不同进口温度下床层温度随床层高度的变化在不同进口温度下床层温度随床层高度的变化 . 14 5.1.15.1.1 数据处理 . 14 5.1.25.1.2 关系曲线 . 16 5.25.2 床层出口温度随入口温度的变化床层出口温度随入口温度的变化 17 5.2.15.2.1 数据处理 . 17 5.2.25.2.2 关系曲线 . 18 5.35.3 在不同进口流量下床层温度随床层高度的变化在不同进口流量下床层温度随床层高度的变化 . 19 5.3.15.3.1 数据处理 . 19 5.3.25.3.2 关系曲线 . 21 5.45.4 床层出口温度随进口流量的变化床层出口温度随进口流量的变化 22 5.4.15.4.1 数据处理 .
