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549.047?22.4?(273?429.462)?101.32582.709?3600反应工程课程设计
?10.769m/s
3V4?转化器的气速，过去一般采用0.4—0.6米/秒，现在一般制在0.6—1.0米/秒。因气体通过触媒层的速度不易算准且复杂，故在计算径向转化器触媒筐面积时，也取以上两种范围的气速来计算。轴向取0.7米/秒，径向取0.5米/秒。本设计采用的是轴向转化器，故取气速为0.7米/秒。
转化器直径D公式如下：
D?4V0.7?
（2—12）
∴各段转化器的直径D为：
D1?4V10.7?4V20.7?4V30.7?4V40.7??4?11.4260.7?4?11.3630.7?4?10.8760.7?4?10.7690.7??4.560m
D2???4.574m
D3???4.449m
D4???4.427m
故转化器的直径去D=4.60m。
2.15 反应速率常数k
反应速率常数k，它随着触媒品种和反应温度条件的变动而变化，根据实验测定，具体计算式如下：
对于S101型触媒： k?e（k??ER?T) (2—13)
式中 e——自然对数的底数；
K0——有触媒种类决定的常数，S101型为15，当t<470℃，x<60%时，K0=34.2； E——触媒的活化能，S101型E=22000cal/mol，当t<470℃，x<60%时，E=50000cal/mol；
21
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R——气体常数，混合气体R=1.987cal/mol； T——绝对温度，oK。
将上述数据代入式（8）中，则简化为： k?e（2—14）
k?e*（34.2?25164273?t)（15?11072)27?3t反应工程课程设计
（2—15）
对于S105型和S107型触媒，因其低温活性极为接近，故合并考虑： k?e（2—16）
k?e（2—17）
对于S101型触媒，当t<470℃，x<60%时，计算用k值。 对于S105型和S107型触媒，当t<460℃，x<60%时，计算用k*值。
*
*（28?27?3t20131)（12?9059)27?3t
2.16 使用效率总系数C
使用效率总系数C的公式如下所示：
C=1+C1+C2+C3 (2—18)
式中 C1——热衰退校正系数； C2——慢性中毒校正系数； C3——气流不匀校正系数。 i.
热衰退校正系数C1：
C1=0.001tG-B （2—19）
式中 tG——某一触媒层最高温度，℃；
B——线性函数方程截距（即调节参数），根据实验和生产经验，在400℃以下触媒无衰退现象，可不考虑用触媒量，故取B=0.4。
因为物料进入每一段到离开该段的过程，温度都是在一直的升高，故某一触媒层的最高温度即为该段的出口温度。
表20 四段的出口温度
22
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段数 温度 ℃ 一段 569.642 二段 494.111 反应工程课程设计
三段 465.416 四段 430.000 ∴各段触媒热衰退校正系数为：
C1?1?0.001?569.642?0.4?0.170 C1?2?0.001?494.111?0.4?0.0941
C1?3?0.001?465.416?0.4?0.0654
C1?4?0.001?430.000?0.4?0.0299
ii. 慢性中毒校正系数C2：
C2?A?G水?B?G雾?C?G尘 （2—20）
式中 G水——进转化器气体实际含水量，克/标米3; G雾——进转化器气体实际酸雾含量，克/标米3; G尘——气体进转化器实际矿尘含量，克/标米3; A、B、C——毒物影响系数，A、B各为1，C为50。
若气体经净化后有害成分含量与规定指标相同，即水分=0.1克/标米3，酸雾=0.3克/标米=0.001克/标米，则各段的慢性中毒校正系数为：
C2?1?1?0.1?1?0.03?50?0.001?0.18 C2?2?C2?1?（1?0.4）?0.18?0.6?0.108
C2?3?C2?1?（1?0.2）?0.18?0.8?0.144
3
3
C2?4?C2?1?（1?0.5）?0.18?0.5?0.09
iii. 气流不匀校正系数C3：
DH C3?0.008?式中 D——转化器直径，米； H——每段触媒层高度，米。
(2—21)
2.17 触媒层高度、转化器高度的计算
转化器的高度即各段的触媒层的高度、布气层的高度（包括检修空间高度）相加。
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布气层高度h2一般为600—800毫米，取h2=700毫米。外部换热式转化器，布气层分为进和出两个，即每段布气层高度为2h2。故每段布气层高度为1400毫米，即1.4m。
a) 一段触媒层高度计算
现假设一段触媒层高度H1-假=0.940m，那么根据式（2—21）可以求得气流不匀校正系数C3为：
C3?1?0.008?4.5600.940?0.0388
∴C1?1?C1?1?C2?1?C3?1?1?0.170?0.180?0.0388?1.388 各段接触时间τ
接触
根据下式：
?接触?C ?f（x）??dx（2—22）
∴?接触?1?所需的触媒量根据公式有：
Vk?n?22.4??接触36001.06?1.3880.365?4.302s
（2—23）
∴Vk-1?613.658?22.4?4.0323600?15.369m
3将转化器看作圆柱形，则触媒层的高度为：
H1?4Vk?1?D12?4?15.396??4.5602?0.943m
实际求得的H1=0.943与假设的H1-假=0.940接近，故假设成立。 b) 二段触媒层高度计算
现假设二段触媒层高度H2-假=0.940m，那么根据式（21）可以求得气流不匀校正系数C3为：
C3?2?0.008?4.5470.370?0.0983
∴C2?1?C1?2?C2?2?C3?2?1?0.0941?0.108?0.0983?1.300
?接触?2?
0.682?1.3000.547?1.621s
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∴Vk-2?595.702?22.4?1.62136003反应工程课程设计
?6.010m
将转化器看作圆柱形，则触媒层的高度为：
H2?4Vk?2?D22?4?6.010??4.5472?0.370m
实际求得的H1=0.370与假设的H1-假=0.370相等，故假设成立。 c)
三段触媒层高度计算
现假设三段触媒层高度H3-假=0.250m，那么根据式（21）可以求得气流不匀校正系数C3为：
C3?3?0.008?4.4490.250?0.142
∴C3?1?C1?3?C2?3?C3?3?1?0.0654?0.144?0.142?1.352
?接触?3?0.526?1.3520.6263600?1.136s
?3.897m
3∴Vk-3?551.417?22.4?1.136将转化器看作圆柱形，则触媒层的高度为：
H3?4Vk?3?D23?4?3.897??4.4492?0.251m
实际求得的H1=0.250与假设的H1-假=0.251相近，故假设成立。 d) 四段触媒层高度计算
现假设四段触媒层高度H4-假=0.07m，那么根据式（21）可以求得气流不匀校正系数C3为：
C3?4?0.008?4.4270.07?0.506
∴C4?1?C1?4?C2?4?C3?4?1?0.0299?0.09?0.506?1.626
?接触?4?0.195?1.6260.9803600?0.324s
?1.105m
3∴Vk-4?549.047?22.4?0.324将转化器看作圆柱形，则触媒层的高度为：
H4?4Vk?4?D24?4?1.105??4.4272?0.072m
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