第2期 国宏伟等：等温固定床多球团还原模型 .167· 由图7(a)可知：当床层高度为42mm时，由模 由图8(a)可知：在反应初期床层底部反应迅 型计算所得到的床层平均转化率与实测平均转化率 速，床层中上部反应速率降低，但是随着反应时间 基本保持一致：同时床层的底部和顶部转化率之间 的推移，在反应中期，底部与顶部的反应速率逐渐 差距不大：随着反应时间的推移，顶部还原性气体 趋于一致，这一点由转化率曲线逐渐趋于一条直线 CO浓度与床层平均还原性气体浓度之间的差距有 可以看出；随着反应的进行，到了反应末期，由于 减小的趋势 床层底部球团的转化率已经很高，反应过程中内书扩 对比图7(b),当床层的高度增至82mm时，由 散阻力增大，造成反应速率的下降，而此时位于床 模型计算得到的床层平均转化率与实测平均转化率 层上部的球团转化率相对底部球团来说较小，反应 之间的差距逐渐增大，除了在反应初期部分数据保 过程中内扩散阻力增大，造成反应速率的下降，而 持一致外，其余部分实测所得到的值均高于计算所 此时位于床层上部的球团转化率相对底部球团来说 得到的平均值.这主要是由于实际反应过程中球团 较小，反应速率较快，这也使得床层上部球团反应 还原本身反应放热造成非等温的还原环境，与模型 转化速度加快. 的等温假设之间相矛盾造成的，加之实验后发现的 根据转化率的随时间的变化规律，同样能够得 床层上部球团由于体积膨胀造成了不同程度的裂纹 到床层内浓度的分布.由图8(b)可以看出：反应初 和黏接，这些也都影响了模型的准确性.另外，床层 期浓度分布曲线呈现内凹的趋势；随着反应的进行 高度增加之后，底部和顶部的转化率差距与42mm 进入还原中期后浓度分布曲线逐渐变为直线：到了 相比明显增大，且在保持还原性气体C0流量不变 反应后期，浓度曲线又转而呈现出外凸的趋势 的情况之下，顶部还原气体的浓度降低.主要原因 当床层的高度增加后，也能得到以上同样的结 是气体穿过床层高度增加，在穿过床层过程中还原 论.当H=82mm时，床内的高度方向上转化率和 剂的消耗量增加 CO浓度的分布如图9所示. 1.0 1.0m 0.8 0.8 0.6 0.6 底部CO浓度 底高CC克年 0.4 顶部CO浓度 0.4 CO浓府 一顶部球团转化率 顶部球团转化率 0.2 。平均转化率测量值 一平均转化率 0.2 。平均转化率测量值 一平均转花率 一底部球团转化率 0.0 0.0 一底部就团转化率 0 20 40 6080 100 120140 0 6080 100 120140 t/min t/min (a) (b) 图7 模型计算转化率与实验测转化率对比.(a)H=42mm,T=1233K:(b)H=82mm,T=1233K Fig.7 Comparison of conversion rate calculated by the model and measured in experiment:(a)H=42 mm,T=1233 K:(b)H=82 mm,T=1233K 1.0 1.0 7.87- 0.8 0.8 16.26- 32.32 0.6 0.6 50.7 70.6 0.4 0.4 90.47- 0.27.87162632.3250.770.63g0.4 10.22149.55mim 110.22 130.63 130.63 0.2 149.55 0.01 0.0 bp 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 (a) (b) 图842mm床层高度方向上转化率及CO浓度的分布，(a)转化率：(b)CO浓度 Fig.8 Distribution of conversion rate and CO concentration in the height direction when H is 42 mm:(a)conversion rates (b)CO concentration