催化反应工程（华东理工大学）第十九课气—液—固三相反应器.ppt

第十九课,气液固三相反应器,第七章 气液固三相反应器,1 气液固三相反应,气液固三相催化反应,固相为催化剂.,1) 固定床气液固反应器,涓流床反应器,不同的流向,a)机械搅拌式反应器 b)鼓泡反应器 c)三相流化床反应器,d)三相携带床 e)内环流反应器,催化反应工程,2) 悬浮床气液固反应器,催化反应工程,三相床中颗粒催化剂上反应过程为,1)气相反应物从气相主体扩散到气液界面的传递过程; 2)气相反应物从气液界面扩散到液相主体的传递过程; 3)气相反应物从液相主体扩散到颗粒外表面的传质过程; 4)颗粒催化剂内同时进行反应和内扩散的宏观反应过程; 5)产物从催化剂颗粒外表面扩散到液相主体的传质过程; 6)产物从液相主体扩散到气液界面的传质过程; 7)产物从气液界面扩散到气相主体的传质过程;,催化反应工程,以反应物A表示,二 宏观反应速率rA,g,催化反应工程,气膜传质分系数，m/h,液膜传质分系数，m/h,气液相平衡,液固界面液膜传质分系数，m/h,本征反应速率常数,单位床层内气液相传质面积，,单位床层体积的颗粒外表面积,kT以气相主体浓度表示、按颗粒催化剂外表面积计算的宏观反应速率常数。,催化反应工程, ,1) 不存在气膜传质阻力，kAg,2) 不存在液膜传质阻力，kAL,催化反应工程,3) 不存在液固界面处液膜传质阻力，kAS,4) 催化剂效率因子 1,催化反应工程,对流传质,对流给热,Sherwood数,Nusselt数,Reynolds数,Prandtl数,Schmidt数,催化反应工程,催化反应工程,如：湍流流动，Re2100，Sc=0.63000时，实验获得的结果: Sh=0.023Re0.83Sc0.33 式中定性尺寸取管径d 圆管内对流给热的关联式 Nu=0.023Re0.8Pr0.30.4,A组分,催化反应工程,催化反应工程,催化反应工程,三 床层宏观动力学,但是kAL，kAS必须考虑。 整个床层的宏观动力学。,一般情况下 kAg，1,催化反应工程,三相催化反应器,涓流床三相反应器 气、液并流向下通过固定床的流体力学 (一)流体状态 与流速有关 在一定UOG下，小大，气相连续分散 (二)持液量 内持液量颗粒孔隙内的持液量， 孔隙率，内持液量 静持液量液体不流动时，润湿颗粒间的持液量， 比表面积，粗糙度，持液量 动持液量气、液稳定流动后，同时关闭气、液进 口阀，在出口处收集到的床层流出的液体量。,催化反应工程,(三)液体分布 塔内径Dt，颗粒直径dp， Dt/dp18，分布良好 (四)压降 (五)润湿率 内部润湿，或孔隙充满 外部润湿，颗粒与液体，有效接触的外 表面积，动持液量，外部润湿率,催化反应工程,传递过程,涓流状态下 (一) 气液界面气膜传质分系数kG (二) 气液界面液膜传质分系数kL (三) 液固界面、液固相间传质系数 涓流床中的传热,催化反应工程,二 机械搅拌鼓泡三相反应器,一般用于实验室研究 气液接触 催化剂颗粒悬浮最小转速 最大气速液泛,催化反应工程,三 淤浆床鼓泡反应器,没有搅拌，液体不连续流入或流出反应器 优点： 1 细颗粒催化剂 2 液体持液量大，液体全混 3 温度易于控制 要求： 1 惰性液体的要求 2 催化剂耐磨损 3 气相存在范混，但模拟计算时假设活塞流。,催化反应工程,(一) 颗粒完全悬浮临界气速uc ucut, ut 固体颗粒沉降速度 ucCs 颗粒特性 液体特性 床层直径 分布器，有无导流筒,催化反应工程,(二)气含率g 冷态下测定的多 中国科学院山西煤炭化学研究所 g =f(Fr, Ga) P: 0.1010.785MPa T: 150210,催化反应工程,四 三相流化床反应器,流体连续地流出、流入反应器 气体、液体自下而