計算できる化学工学資料 気相触媒反応層の温度分布

(VBScript, JavaApplet "Chart.class"(日本大学・吉川氏作成)を使用。Internet Explorer上のみ動作します。)


(久保田・関沢「反応工学概論」p.149, 例題12.2)

A+BR である気相触媒反応の速度 r が次のように与えられる。

(k : 反応速度定数, p : A, B 成分分圧 [kPa], R  :気体定数 8.314 J/(mol・K), T : 温度 [K] )

A 成分の転化率 x   と各成分分圧の関係は,

(P : 全圧 [kPa], zA0, zB0: A, B 成分入り口モル分率, δA: 量論係数 (=(1-1-1)/1) )

全圧 P  =101.3 kPa の条件で、A が 5 %, B が 20 %その他は不活性成分の気体原料を、流量F   = 40000 mol/h、, 温度673Kで反応装置に供給する。触媒層における原料 A の転化率 x  [-] および供給気体の温度 T [K] の流れ方向の変化を記述する微分方程式は次式となる。

(ρB =1100 kg/m3: 触媒密度,  Q = -142.4 kJ/mol: 反応熱, Cp= 31.4 J/(mol・K):供給気体熱容量, U =2.5x105 J/(m2・h・K): 総括伝熱係数, A :単位長さ当り伝熱面積 [m], S :流れ方向断面積 [m2], Tw:冷却媒体温度)

冷却のパラメータ (UA/S)を設定し、 T の初期値673 Kから出発して微分方程式を積分して、触媒層容積V [m3]に対する温度 T [K]および転化率x の変化を調べる。 最高温度を750K以下におさえる条件を探し,そのときx >99%の条件で触媒層容積 V [m3]を決めなさい。

(UA/S)=、 積分範囲: 0 からまで。積分刻み幅。誤差許容限界

  注

                                    【グラフの説明】