一种二氧化硫催化氧化反应过程的模拟方法技术

一种二氧化硫催化氧化反应过程的模拟方法，传统模拟方法主要将异形催化剂颗粒相简化为球形无死区，忽略异形和死区的影响，本发明专利技术将反应过程分为单颗粒催化剂模型和固定床反应器模型，所用二氧化硫催化氧化的异形催化剂可以为星星环状(雏菊形、梅花形)。首先建立异形催化剂反应

【技术实现步骤摘要】
一种二氧化硫催化氧化反应过程的模拟方法


[0001]本专利技术涉及催化剂及反应器模拟仿真领域，尤其涉及一种二氧化硫催化氧化反应过程的模拟方法。

技术介绍

[0002]硫酸在国民经济中占重要地位，是多种工业生产的基本原料。从1949到2020年，我国硫酸产量呈现飞速增长的趋势。生产硫酸的一个关键反应是在催化剂上将气相SO2氧化成SO3。市面上现有的二氧化硫催化氧化催化剂很多，它的形状各异，有圆柱状、环状、星星环状。
[0003]针对二氧化硫催化氧化反应过程的研究，目前反应器模拟更多考虑催化剂颗粒内无死区情况，而不考虑催化剂内扩散有死区影响。且对于二氧化硫催化氧化异形催化剂，粒内存在较大死区，会严重影响催化剂内扩散有效因子。对于单颗粒催化剂模型，内扩散有效因子的传统解法是将异形按与该颗粒等比外表面积的球体、圆柱或薄片来计算，或简化为一维、二维模型，正交配置法求解，这些常规解法已有丰富的文献数据可供参考，但目前对于异形催化剂反应
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传质
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传热三维研究还较少，而有限元法可以直接建立异形催化剂三维数学模型。对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种二氧化硫催化氧化反应过程的模拟方法，其特征在于包括如下步骤：1)确定二氧化硫催化氧化异形催化剂的结构、尺寸和操作压力；2)针对二氧化硫催化氧化反应，对单颗粒模型作基本假设；3)依据二氧化硫催化氧化异形催化剂结构建立三维反应
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传热单颗粒数学模型；4)对温度、二氧化硫初始组成、转化率、催化剂微孔平均半径、孔隙率与曲节因子比值进行参数初始化设置，并求解计算；5)对求解结果进行全局计算得到各条件下的内扩散有效因子；6)采用机器学习的方法拟合各条件下的内扩散有效因子；7)确定二氧化硫催化氧化固定床反应器尺寸和进料操作条件，建立质量和能量衡算方程，将拟合得到的内扩散有效因子代入固定床反应器模型，求解微分方程，输出反应器中温度和组分分布。2.根据权利要求1所述一种二氧化硫催化氧化反应过程的模拟方法，其特征在于：所述二氧化硫催化氧化异形催化剂的结构、尺寸，包括催化剂的中空直径、内沿直径、外沿直径、高度、颗粒密度。3.根据权利要求2所述一种二氧化硫催化氧化反应过程的模拟方法，其特征在于：中空直径3～8mm，内沿直径7～12mm，外沿直径12～20mm，高度12～20mm，颗粒密度1200～2500kg/m3，操作压力为1～1.4atm。4.根据权利要求1所述一种二氧化硫催化氧化反应过程的模拟方法，其特征在于：步骤2)中，所述基本假设为催化剂颗粒为均质多孔结构、内部各向同性，忽略外部传质传热阻力，气体混合物遵循理想气体定律，系统处于稳定状态。5.根据权利要求1所述一种二氧化硫催化氧化反应过程的模拟方法，其特征在于：步骤3)中，二氧化硫催化氧化为多组分扩散模型，模型中有效扩散系数为浓度分布和温度分布的函数；有效扩散系数由分子扩散系数和Knudsen扩散系数组成，组分i在多组分气体混合物中的分子扩散系数可采用Stefan
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Maxwell方程；传热方...

【专利技术属性】
技术研发人员：周华，张权，曹志凯，林海强，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：