毕业论文（报告）多相催化反应动力学模型建立方法

《毕业论文（报告）多相催化反应动力学模型建立方法》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、多相催化反应动力学模型建立方法摘要：以石油催化过程为例，总结建立反应的动力学模型的方法，包括以动力学方程式为棊础的关联模型、以多组分和多重反应体系为基础的集总模型、和以分子的微观特性为基础的分子尺度模型。同吋在详细研究上述动力学模型的基础上提出各模型的优缺点并分析各模型的适用条件，为石油催化动力学模型的建立提供参考。关键词：石汕催化、关联模型、集总模型、分子尺度模型、适用条件ModelingmethodsofheterogeneouscatalysisreactionsHANGuangzhi(BeijingUniversityofChemicalTechnology,100029B

2、eijingBeijing,China)Abstract：Petroleumcatalyticprocess，forexample，themethodsummarizedkineticmodelestablishedreactions,includingkineticequationsbasedonrelationmodel,themicroscopiccharacteristicsofmulti-componentandmulti-reactionsystembasedonlumpedmodel，andformolecularmodelisbasedonmolecularscal

3、e.Thispaperisalsoproposedonthebasisofadetailstudyoftheabove-describeddynamicmodelandanalyzetheadvantagesanddisadvantagesofeachmodelapplicableconditionsofeachmodel，providingareferencefortheestablishmentofPetroleumCatalyticKineticModel.Keywords：petroleumcatalyst、relationalModel、Lumpedmodel、Molec

4、ularscalemodel、properconditions引言石油馏分催化反应动力学模型在研宄半个世纪以来得到丫长足的发展，从最初的关联模型到近几年发展起来的分子尺度动力学模型。而且针对不同的工艺过程，各国的学者也幵发了不同的动力学模型。为了能够预测催化反应的选择性和最佳操作条件、指导工业装置的操作，以及更为精确的描述反应的本质和反应历程，各国学者针对催化裂化、催化裂解工艺以及汽油二次反应过程所建立的动力学模型。卜面将对各模型的特点进行归纳总结。1关联模型关联模型［2］通常以某种动力学方程式为基础,依据各种中试装置的实验数据或生产装置的实测数据，采用数学回归等工具，整理出计算各

5、产品产率和有关性质的关联式。关联模型在数学形式上比较简单，通常采用幂函数的形式。多相催化反应通常都伴随着吸附过程，在吸附的动力学研究中，人们普遍采用两种动力学模型：一种是简单的一级反应动力学模型，另一种是基于理想吸附层表面的Langmuir-Hinshclwood模型［3］。一级动力学模型的表达式;如式；（1）:dx離/巧)(1-x)(1+6*%)(1)x—一总的转化率W——催化剂的质量Fo反应物的摩尔流量k——表观反应速率常数8一一膨服系数Co一一反应物的摩尔浓度0＞一一催化剂的失活函数这一模型没有考虑反应物和产物在催化剂上的吸附。Langmuir-Hinshelwood模型是基

6、于Langmuir吸附等温方程的。假设反应过程是以单分子反应为主，在催化剂表面存在反应物和产物的竞争吸附，且表而反应是整个过程的控制步骤，则动力学方程表达式为dXW/F,)—八(1-x)/(l+£x)~1+B(1-x)/(1+£x)1+SWo(3)(4)其中ki一一反应物所进行的平行反砬中每一反应的速率常数K——是反应物的吸附平衡常数&_各产物的吸附平衡常数nj_化学计量系数C（＞_反应物的初始浓度Abbot等人［4］认为在反应过程中必须考虑吸附的影响，即动力学研宄应该采用Langmuir-Hinshclwood模型。由于关联模型简单易用，适用于指导和优化生产操作，因此近年来仍有

7、人对其进行研究。张结喜等人［5］以Banding方程、Amoco关联模型为基础，同时参考其它关联模型，结合生产实际考虑原料特性因数、538T馏出率、压力、温度、剂油比、回炼比、空速等主要的影响因素，建立了下述转化率函数关联模型：X=—-—+kpeRQ65Wh-Q-35(1+/?100-ccxexp(-c/r)<(/c/»y/y,式中，X为转化率函数;C为转化率；P为反应压力（kPa）;R为剂油比（质量）;W为单位时间处理量，为回炼比（质量）;T为反应温度（K）;a、b