第六章-固定床反应器PPT优秀课件

1、1,第六章 固定床反应器,漳州师范学院化学与环境科学系 陈建华,2,6.1概述 一:固定床反应器 1. 定义：凡是流体通过不动的固体物料所形成的床层而进行反应的装置。 2.优缺点：催化剂不易磨损。 床层内流体平推流，较少量催化剂可获较大生产能力。传热较差,3,二 .固定床反应器型式： 1.绝热床反应器 床内没有换热装置 典型例子是乙苯脱氢制苯乙烯,图6-1: 绝热床反应器,水蒸气作用：可安全地过热到高温。热容量大，可带入大量显热，还起稀释作用,清除积炭,4,两个绝热层间加换热器；在层加换热盘管；有多层传热；用外加物料中间直接冷激；用原料气中间冷激,绝热床反应器分为: 单段与多段,多段绝热床反应

2、器,图6-2: 多段绝热床反应器的各种方式,5,2.换热式反应器： 以列管式为多 3.自热式反应器： 反应前后物料在床层中自己进换热 三.数字模型 描述固定床反应器的数字模型分为拟均相和非均相两类。 拟均相模型：忽略床层中粒子与流体间温度与浓度的差别。 非均相模型：考虑床层中粒子与流体间温度与浓度的差别,6,流体在固定床反应器内的传递特性,气体在催化剂颗粒之间的孔隙中流动，较在管内流动更容易达到湍流。 气体自上而下流过床层,7,床层空隙率B：单位体积床层内的空隙体积（没有被催化剂占据的体积，不含催化剂颗粒内的体积）。 若不考虑壁效应，装填有均匀颗粒的床层，其空隙率与颗粒大小无关,8,壁效应：靠

3、近壁面处的空隙率比其它部位大。 为减少壁效应的影响，要求床层直径至少要大于颗粒直径的8倍以上,9,颗粒的定型尺寸最能代表颗粒性质的尺寸为颗粒的当量直径。对于非球形颗粒，可将其折合成球形颗粒，以当量直径表示。方法有三，体积、外表面积、比表面积。 体积：(非球形颗粒折合成同体积的球形颗粒应当具有的直径） 外表面积： (非球形颗粒折合成相同外表面积的球形颗粒应当具有的直径,10,比表面积： (非球形颗粒折合成相同比表面积的球形颗粒应当具有的直径） 混合粒子的平均直径：（各不同粒径的粒子直径的加权平均,11,气体流动通过催化剂床层，将产生压降。 压降计算通常利用厄根（Ergun）方程,12,厄根（Er

4、gun）方程 可用来计算床层压力分布。 如果压降不大，在床层各处物性变化不大，可视为常数，压降将呈线性分布（大多数情况,13,例6.1 在内径为50mm的管内装有4m高的催化剂层，催化剂的粒径分布如表所示。 催化剂为球体，空隙率B=0.44。在反应条件下气体的密度g=2.46kg.m-3，粘度g=2.310-5kg.m-1s-1，气体的质量流速G=6.2kg.m-2s-1。求床层的压降,14,解：求颗粒的平均直径。 计算修正雷诺数,15,计算床层压降,16,固定床催化反应器的设计,绝热型 换热型,17,18,操作方式： 绝热、换热和自热三种；操作方式的不同，反应器的结构就不同。 操作方式由反应

5、的热效应和操作范围的宽窄及反应的经济效益等决定。 从反应器的设计、制造及操作考虑，绝热型比较简单。 从设计上讲，基本方程是一样的,19,设计固定床反应器的要求： 1.生产强度尽量大 2.气体通过床层阻力小 3.床层温度分布合理 4.运行可靠，检修方便 计算包括三种情况： 1.设计新反应器的工艺尺寸 2.对现有反应器，校核工艺指标 3.对现有反应器，改进工艺指标，达到最大生产强度,20,模型化,对于一个过程，进行合理的简化，利用数学公式进行描述，在一定的输入条件下，预测体系输出的变化。 对同一个体系，根据不同的简化和假定，可以构造不同的模型。 不同的简化和假定，也决定了模型必然含有一些参数，以修正模型与实际体系的差异。 根据不同的简化和假定，分为几种不同层次的模型,21,对于固定床反应器，一般有以下模型： 一维拟均相平推流模型 一维拟均相带有轴向返混的模型 二维拟均相模型 二维非均相模型 二维非均相带有颗粒内梯度的模型,22,一维：参数只随轴向位置而变。 二维：参数