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加权平均床温

绝热反应器加权平均床温的定义及计算实例。

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加权平均床温有办法得到吗一个代表温度从一个绝热反应器(没有热量损失或增加到周围环境),实际上从入口到出口有一个增加或减少的温度分布。温度分布是由于在反应器中发生放热或吸热反应而产生的。WABT用于指示催化剂在催化过程中的活性,其中催化剂在催化剂更换后从启动开始发生失活。为了在失活的情况下保持催化剂的活性,操作者会逐渐提高入口温度,并且反应器的温度分布随着时间的变化而变化。将运行开始时的WABT与启动后给定时间的WABT进行比较,其差异反映了催化剂失活的程度。

WABT_with_TOS

WABT为两个温度指标之间各催化床层的平均温度,T和T分别为各催化床的进口和出口温度。计算全局WABT

WABT
WABT

在哪里

N =催化剂层数
Wc=每层催化剂的重量占总重量的比例

在现实生活中,温度指示器的数量可能仅限于一个在进口和一个在出口。其他地方可能会有很多热电偶贯穿整个反应堆,在径向和长度方向上。下面给出了不同情况下WABT的计算实例。

示例1:一个反应堆和两个热电偶

WABT_simple案例
在这种情况下,包括N和Wc为1,T= T1和T= T2

瓦特= (t1T + 2 *2)/3 * 1

如果T1=350°C和T2= 395°C,

WABT=(350°c + 2*395°c)/3 =380°C

示例2:三个反应堆和T和T每个反应堆

WABT_3_reactors
T1= 345°C, T2= 380°C, T3.= 370°C, T4= 390°C, T5=385°C和T6= 395°C

在这种情况下,我们有温度指标,但我们还必须知道催化剂床层的容重,以便对温度进行正确的加权。

设催化剂容重ρ1= 550 kg/m3., ρ2= 800kg /m3.ρ3= 750kg /m3.分别为反应器1、2和3的催化剂床。然后,我们首先计算每个反应器中催化剂总质量的重量分数:

R1中催化剂重量:18 [m .3.) * 550(公斤/米3.= 9 900 [kg]
R2中催化剂重量:30 [m .3.) * 800(公斤/米3.] = 24000 [kg]
R3中的催化剂重量:30 [m3.) * 750(公斤/米3.= 22 500 [kg]
催化剂总重量:56 400 [kg]

WcR1= 9900/56400 = 0.18
WcR2= 24000/56400 = 0.42
WcR3= 22500/56400 = 0.40

然后,我们可以计算WABT:

WABT= WABTR1* WcR1+ WABTR2* WcR2+ WABTR3* WcR3

= (T1t + 22)/3*0.18 + (t3.t + 24)/3*0.42 + (t5t + 26) / 3 * 0.40

= (345 + 2 * 380) / 3 * 0.18 + (370 + 2 * 390) / 3 * 0.42 + (385 + 2 * 395) / 3 * 0.40 =384°C

示例3:一个反应器,在整个反应器中有两个热电偶链

WABT_1_reactor
T1= 351°C, T2= 350°C, T3.= 368°C, T4= 386°C, T5= 399°C, T6= 406°C, T7= 411°C, T8= 413°C, T9= 350°C, T10= 370°C, T11= 387°C, T12= 398°C, T13= 405°C, T14= 410°C, T15=412°C和T16= 411°C

在这种情况下,有1/6的顶层催化剂,密度ρ1= 550 kg/m3.,其余催化剂质量(5/6)的密度ρ2= 800 kg/m3..则催化剂床层各馏分的催化剂重量馏分为:

催化剂重量顶层:18*1/6 [m3] * 550 [kg/m3] = 1 650 [kg]
2 ~ 6层催化剂重量:18*1/6 [m3] * 800 [kg/m3] = 2 400 [kg]
催化剂总重量:1 650 [kg] + 2 400[kg]*5 = 13 650 [kg]

Wc1= 1650/13650= 0.12
Wc2= Wc3.= Wc4= Wc5= Wc6= 2400/13650 = 0.176

瓦特=瓦特1* Wc1+ WABT2* Wc2+ WABT3.* Wc3.+ WABT4* Wc4+ WABT5* Wc5+ WABT6* Wc6

= WABT1* Wc1+ Wc2* (WABT2+ WABT3.+ WABT4+ WABT5+ WABT6

在这种情况下,在反应器的每个高度有两个热电偶,T和T每个分数都是这两个分数的平均值。那么,WABT为:

WABT((T2+ T9) / 2 + 2 * (T3.+ T10)/2)/3*0.12 + 0.176*((t3.+ T10) / 2 + 2 * (T4+ T11)/2)/3 + ((t4+ T11) / 2 + 2 * (T5+ T12)/2)/3 + ((t5+ T12) / 2 + 2 * (T6+ T13)/2)/3 + ((t6+ T13) / 2 + 2 * (T7+ T14)/2)/3 + ((t7+ T14) / 2 + 2 * (T8+ T15) / 2) 3)

= ((350+350)/2+2*(368+370)/2)/3*0.12 + 0.176*((368+370)/2+2*(386+387)/2)/3 + ((386+387)/2+2*(399+398)/2)/3 + ((399 + 398) / 2+2*(406+405)/2)/3 + ((406 + 405) / 2+2*(411+410)/2 /3 + ((411 + 410) / 2+ 2 * (413 + 412) / 2) / 3 =395.3°C

很明显,这是一个更精确的测量/计算比更简单

WABT= (T1T + 2 *16)/3 * 1

= (351 + 2*411)/3*1 =391.0°C

reactor_temperature_profile

上图显示了给定的温度分布,这是炼油厂中油气加氢处理器的典型情况。从T计算WABT1和T16,仅得到391°C,而使用催化剂床层温度,用T2T15,则WABT = 395°C。如果计算平均床温,只需取T的平均值1和T16,得到381°C,与使用相同温度的WABT相比,这个温度对催化剂床层温度的代表性要小得多。

图中给出的实际形状的原因是,在这种情况下,最快的反应是放热最多的(在反应器入口迅速增加温度),当它们的电位被耗尽(达到平衡或反应物被消耗),更慢,放热更少的反应发生。

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引用

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  • 张信哲代言欧宝是干嘛的欧宝提款限制工程工具箱,(2017)。加权平均床温.[在线]可在:https://www.engineeringtoolb张信哲代言欧宝是干嘛的ox.com/WABT-weighted-average-bed-temperature-reactor-formula-example-d_1995.html[年月日访问]。

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