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^在和T^出分别为各催化床的进口和出口温度。计算全局WABT

WABT

在哪里

N =催化剂层数
Wc_我=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_我为1,T^在= T₁和T^出= 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^在和T^出每个反应堆

WABT_3_reactors
T₁= 345°C, T₂= 380°C, T_3.= 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/m^3.， ρ2= 800kg /m^3.ρ3= 750kg /m^3.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 [m^3.) * 750(公斤/米^3.= 22 500 [kg]
催化剂总重量:56 400 [kg]

Wc_R1= 9900/56400 = 0.18
Wc_R2= 24000/56400 = 0.42
Wc_R3= 22500/56400 = 0.40

然后，我们可以计算WABT:

WABT= WABT_R1* Wc_R1+ WABT_R2* Wc_R2+ WABT_R3* Wc_R3

= (T₁t + 2₂)/3*0.18 + (t_3.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, T_3.= 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/m^3.，其余催化剂质量(5/6)的密度ρ2= 800 kg/m^3.．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= Wc_3.= Wc₄= Wc₅= Wc₆= 2400/13650 = 0.176

瓦特=瓦特₁* Wc₁+ WABT₂* Wc₂+ WABT_3.* Wc_3.+ WABT₄* Wc₄+ WABT₅* Wc₅+ WABT₆* Wc₆

= WABT₁* Wc₁+ Wc₂* (WABT₂+ WABT_3.+ 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^在和T^出每个分数都是这两个分数的平均值。那么，WABT为:

WABT＝((T₂+ T₉) / 2 + 2 * (T_3.+ T₁₀)/2)/3*0.12 + 0.176*((t_3.+ 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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