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.,甲醇合成反应器的模拟姓名：刘铭学号：030110992专业：化学工艺指导老师：周兴贵,.,目录1甲醇合成反应2、固定床反应器模型3、拟均相一维活塞流模型4、模型衡算5反应动力学模型6、模型方程的边界条件7、数值算法8、模拟结果9、讨论,.,一甲醇合成反应,甲醇合成反应主要有CO加氢CO2加氢和水煤气变换三个反应CO加氢反应：CO+2H2CH3OHH298=-90.55kJ/molCO2加氢反应：CO2+3H2CH3OH+H2OH298=-49.43kJ/mol水煤气变换：CO2+H2CO+H2OH298=+41.12kJ/mol,.,二、固定床反应器模型,7m,dL,3.8cm,.,三、拟均相一维活塞流模型,采用一维拟均相固定床反应器模型进行建模模型假设只在轴向存在浓度梯度和温度梯度，而径向各点的浓度和温度均相等在流动方向上不存在任何形式的返混，即不存在浓度和温度的轴向扩散化学反应是过程的速率控制步骤，反应物主体与催化剂颗粒间，催化剂颗粒内部的传递阻力均很小，反应物主体、催化剂颗粒外表面，催化剂颗粒内部的浓度、温度确实可以认为接近相等,.,四、模型衡算,物料衡算方程：,由物料衡算方程推得的各组分摩尔分率随床层高度变化表达式：,.,为物料总的摩尔流率，为物料总的初始摩尔流率，为床层催化剂堆密度，为床层总的横截面积。,.,能量衡算方程：,为反应混合物热容，为反应管直径，为换热介质温度，Kbf为传热系数，为反应混合物密度,由热量衡算方程推得床层温度随床层高度变化表达式：,.,固定床总传热系数：,为固定床传热系数，为反应器管壁的厚度，为反应器管材的导热系数，为换热介质一方的传热系数，传热面污垢热阻,固定床传热系数由下式计算：,为催化剂颗粒直径，为反应器管径,.,用欧根方程计算的压降随床层高度变化流动阻力方程,为床层孔隙率，为催化剂比表面积，为反应混合物粘度，为反应混合物速率,.,选取CO、C02加氢合成甲醇反应作为独立反应，动力学方程选取LangmuirHinshelwood形式，反应速率以气相中各组分的逸度来表示。,五反应动力学模型,其中为逸度（MPa）,为逸度系数。ki反应速率常数、Ki吸附平衡常数。,.,六、模型方程的边界条件,对于绝热反应器模型方程，反应物流和换热介质为并流的列管式反器模型方程的求解均属于常微分方程的初值问题；对于反应物流和换热介质为逆流的列管式反应器的模型方程的求解属于常微分方程的边值问题因为本文所涉及的模型中换热介质为沸腾水产生的高压水蒸汽，反应过程中控制液体介质处于核状沸腾状态，即换热介质温度保持恒定不变，所以为常微分方程的初值问题该模型方程的初值条件为：L=0处，=，T=T0，P=P0,.,七、数值算法,该模型采用matlab内置的ode45算法求解常
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