Реакторы с неподвижным слоем катализатора по гидродинамическому режиму приближаются к РИВ.
Поэтому для получения проектного уравнения реактора необходимо воспользоваться уравнением мат. баланса, составленного по одному из реагентов, протекающий на катализаторе объемом dVkat.
- объем катализатора; - объемный расход сырья; - концентрация на входе; - концентрация на выходе; - скорость реакции.
Зная объем катализатора, рассчитывают необходимое количество трубок, задаваясь их размерами (диаметр и длина).
В расчет реактора с неподвижным слоем катализатора также входит определение гидравлического сопротивления слоя катализатора:
( - коэффициент сопротивления, - эквивалентный диаметр, - скорость газа в пустотах катализатора, - плотность газа, - высота слоя катализатора)
Коэффициент сопротивления зависит от режима движения газа:
- если при Re<30 – ламинарная область
- если при Re=30-7000 – переходная область
- если при Re>7000 – турбулентная область
Эквивалентный диаметр частицы можно найти:
Для расчета эквивалентного диаметра частицы катализатора необходимо знать объем пустот между частицами катализатора или свободный объем слоя и удельную поверхность катализатора.
Свободный объем также называют порозностью слоя и определяется как доля пустот в общем объеме слоя катализатора.
Удельная поверхность может быть рассчитана по известным значениям поверхности отдельной частицы:
Действительная скорость газа в пустотах слоя катализатора может быть рассчитана по приведенной скорости газа:
Расчет гидравлического сопротивления особенно важен для аппаратов, работающих под вакуумом, т.к при величине гидравлического сопротивления слоя превышает 0,1 МПа, вакуума во входном сечении аппарата не будет.