丙烯腈是生产三大合成材料的重要化工原料,其吸收塔排放的尾气含有一氧化碳、丙烯、丙烷及痕量丙烯腈。该尾气如果直接放空,会对大气造成严重污染。本文相关的研究工作采用流向变换催化燃烧技术处理丙烯腈吸收塔尾气,考察了负载贵金属商业催化剂上丙烯腈尾气催化燃烧反应动力学,进行了中间带换热器的流向变换催化燃烧实验研究,在实验的基础上对流向变换催化燃烧反应器进行了模型化,并运用所得模型对反应器的操作性能进行了模拟和预测。首先,在消除内外扩散影响后,在微型固定床积分反应器中开展了国产HPA型负载贵金属催化剂上一氧化碳、丙烯和丙烷单组分及其三组分混合物催化燃烧的动力学实验研究。采用程序升温脱附手段考察了反应物在催化剂上的吸附、脱附情况,据此推测可能的反应机理,建立了单组分催化燃烧的Eley-Rideal本征速率模型。运用最小二乘估计和单纯形优化搜索方法对模型参数进行了估值,所得模型对反应物转化率的计算值与实验值吻合良好。将所得单组分动力学模型叠加用于预测多组分催化燃烧时,转化率的计算预测值与三组分混合物催化燃烧实验数据相容。其次,采用中间带换热器的流向变换反应器进行了丙烯腈尾气催化燃烧实验研究,考察了换向周期、进料浓度和空速等操作条件对混合物各组分转化率、床层热波特性以及反应器温度分布的影响,对极端情况如“飞温”和“熄火”等也进行了研究。然后,针对流向变换反应器的特点,建立了基于微分质量衡算和能量衡算,并考虑轴向弥散的一维非均相数学模型。运用半隐式、自适应、变步长有限差分法对模型微分方程组进行了求解。在广泛的参数变化范围内,将模型计算值与实验数据进行了比较,结果验证了模型的合理性和可靠性。最后,运用该模型计算了不同操作参数(如换向周期、空速、进料浓度)和设计参数(如催化剂装填量、惰性填料多少)对反应器特征温度的影响,初步预测了反应器维持正常操作的参数范围,为实际操作提供了理论指导。