化学反应工程第5章 固定床气-固相催化反应工程

1、绪论绪论 1第一章第一章 应用化学反应动力学及反应器设计基础应用化学反应动力学及反应器设计基础 6第二章第二章 气气-固相催化反应本征及宏观动力学固相催化反应本征及宏观动力学35第三章第三章 釜式及均相管式反应器釜式及均相管式反应器77第四章第四章 反应器中的混合及对反应的影响反应器中的混合及对反应的影响 114第五章第五章 固定床气固定床气-固相催化反应工程固相催化反应工程138第六章第六章 气气-液反应工程液反应工程 187第七章第七章 流流-固相非催化反应固相非催化反应223第八章第八章 流化床反应工程流化床反应工程249第九章第九章 气气-液液-固三相反应工程固三相反应工程283第十章

2、第十章 聚合反应工程基础聚合反应工程基础318第十一章第十一章 生物反应工程基础生物反应工程基础 337第十二章第十二章 电化学反应工程基础电化学反应工程基础360气固相催化反应器气固相催化反应器固定床固定床反应器反应器流化床流化床反应器反应器绝热式绝热式换热式换热式内冷式内冷式外冷外冷(热热)多段绝热多段绝热单段绝热单段绝热移动床移动床反应器反应器平衡温度线平衡温度线最佳温度线最佳温度线 原料气原料气 产物产物催化剂 平衡温度线平衡温度线最佳温度线最佳温度线平衡温度线平衡温度线最佳温度线最佳温度线平衡温度线平衡温度线最佳温度线最佳温度线平衡温度线平衡温度线 蒸汽 原料 调节阀 催化剂 补充水

3、 产物 （a a）内冷自热式）内冷自热式（b b）外冷列管式）外冷列管式（c c）外部供热管式）外部供热管式氯乙烯合成转化器氯乙烯合成转化器111=(3 )3th3pveffRkD*g ( ) = 11AgAAGesiCCrk Sk S1扇形筒；2催化剂取样口；3催化剂卸出口；4分配器；5中心管罩帽；6瓷球；7催化剂；8中心管；23(1)150/1.75(1)semsemHvPfdfRd vR P 500 300 200 100 50 1 2 umf 10 50 100 空床流速 u0 /s 固定床 流化床 夹带开始 P=W/At 斜率=1 LLf LLf L0 LLmf pseudo ste

4、ady-state assumption 拟稳态拟稳态pseudo first order reaction拟一级反应拟一级反应pseudo-homogeneousheterogeneous2021-10-282021-10-282021-10-28一般一般LdP，不计，不计入轴向返混；入轴向返混； 而薄床而薄床层计入轴向返混层计入轴向返混3282021-10-282021-10-28136VpdV2021-10-2812pD()pSsvppd6 S6VSvppSSV2021-10-28s2SVSdssp = SS2021-10-28sss2021-10-28sVsppdd6VS2sVpdD2

5、021-10-28pdpdnpiii 1dx dnii 1pix1dds2021-10-28sppedVSS161eHSR 总的润湿面积床层的空隙体积润湿周边有效截面积seHedSRd132442021-10-282021-10-281. 流动特性流动特性2021-10-282021-10-282042feuLpfd fp2021-10-280euu2f031MsupfLd 23 1esdd2021-10-28MM1501.75Refs0sM11Re11fffdud Gfkgm s 2kgms 2021-10-2820321150fsupLd 2f0311.75supLd2021-10-283

6、2150111.75G1ffsspMdLMGd11 (2/3)(/)(1)stMdd 2021-10-28cylncylsSEVd/6sd)/(cylpcylpVSSVE 7502240220100.it.ititdd.ddddn2021-10-282021-10-28ppp2021-10-282021-10-283)1 (2021-10-282021-10-281. 固定床径向及轴向混合有效弥散系数固定床径向及轴向混合有效弥散系数 （effective dispersion coefficient）2021-10-28rffsrsrEudEudPefffffsszzfzd ud uPeEE

7、2021-10-28图图5-17 固定床轴向及径向固定床轴向及径向Pe数与数与Re数的关系数的关系2021-10-282021-10-282021-10-282021-10-28图图5-18 固定床反应器的温度分布固定床反应器的温度分布2021-10-28ererere0ert2021-10-28图图5-19 固定床的径向传热方式固定床的径向传热方式（a）水平箭头为热的流动方向；）水平箭头为热的流动方向；（b）垂直箭头为流体的流动方向）垂直箭头为流体的流动方向2021-10-28ffprsrvsert2021-10-28e0e0erterW2021-10-28ererWWt2021-10-28

8、2021-10-282021-10-28dFTTdQwmttVtPfttddLdd68. 3exp59. 11PrRe0 . 61123. 06 . 02021-10-28Re/250 6500PVfd G/0.722 4.8PffcNu/fttd18 . 052. 03 . 11Re17. 2LddddtVtPftt2021-10-28tVPfttddd/6expRe03. 2/8 . 0tsSfttddd/6expRe26. 1/95. 0fsSGd/RetkJmh K2 kJmh K2 2021-10-281. 理论模型理论模型2021-10-28tBCerfVfVA d Gdd2021

9、-10-282021-10-280.40.2ttt65exp4WfVVfddddLd G0.460.80.1ttt5.1WfVVfddddLd G2021-10-28130 1400Vd G2021-10-282021-10-282021-10-282021-10-28rrerrTdlrQ2,1drrdrrerrTdldrrQ2,2lPTrdrGcQ23dllPTrdrGcQ24 图图5-20 微元环柱体的传热模型微元环柱体的传热模型2021-10-28drrTrTrTrrdrr22dllTTTlldlldrrrerrerdrrer,0122rTrrTrrTlTGcererP2021-10-2

10、80000TTTrrr时，00rTLl时，wRwrerTTrTLl00时，0rer0122rTrrTlTGcerP2021-10-28KhmkJ2，s32mkmolhmkmol,kGsGkfpGDRep )(GDeRpf1GDeRp f2021-10-28GDpRe2021-10-2835. 032HRe3023. 0Re876. 2PPffppscGcJfGDRepP2021-10-28386. 082. 032ffDRe365. 0Re765. 0PPBfGDGkJ2021-10-28s2021-10-28一、绝热温升及绝热温降一、绝热温升及绝热温降图图5-21 绝热催化床的绝热催化床的xA-T图图2021-10-28ArATbPTdxHyNdTcN00212100AAbbxxAPTrATTTbdxcNHyNdT2021-10-28Hr2021-10-28HrPc2021-10-28121220012AAAAPTrATbbxxxxcNHyNTTPTrATcNHyN200TTbb21 PcPc2021-10-28PcTTxxbbAA112021-10-282021-10-28Hr2021-10-282021-10-281. 绝热催化床的反应体积绝热催化床的反应体积2021-1