异形甲烷蒸汽转化催化剂传质-传热耦合数学模型

摘要

针对甲烷蒸汽转化催化剂异形化过程中理论研究困难、性能数据主要依靠实测的问题,建立了适用于异形甲烷蒸汽转化催化剂的传质-传热耦合三维数学模型,用有限元法求解,求解方法简单、快速、精确.应用本模型计算了七孔球形转化催化剂的效率因子,获得了催化剂粒内的浓度、温度、反应速率、温度梯度分布.效率因子模型值与实验值较为吻合,平均相对误差8.22%.模拟结果表明:七孔球形催化剂效率因子在0.2～0.4之间,粒内存在10～16℃的温差,不能视为等温;催化剂粒内浓度、温度变化剧烈,有效反应区仅存在于靠近催化剂外表面的较小范围内,粒内存在较大的死区.