合成氨催化剂颗粒的多组分反应-扩散模型计算

基于合成氨反应，利用COMSOL软件建立催化剂颗粒三维多组分反应-扩散模型并进行了验证，模型验证结果与单组分扩散模型结果差距很小；不同形状催化剂的内表面利用率接近，可按照等比外表面积球体进行计算。基于反应器的不同位置对A301催化剂催化过程进行模拟，结果表明：温度、颗粒大小以及反应进程是影响催化剂内扩散效率因子的重要因素。不同反应阶段的扩散效应差异较大，在反应速率较快且内扩散阻滞大的初期，通过减小催化剂粒径提高其内扩散效率因子效果明显，催化剂粒径和内扩散效率因子几乎呈线性负相关关系；反应中后期由于接近化学平衡，催化剂内扩散效率因子可维持在0.95以上的较高水平，且反应对温度和颗粒大小变化不敏感，此时可选取较大粒径催化剂以降低床层压降。