chap_7_气固相催化反应流化床反应器

1、1 流化床的基本概念流化床的基本概念 流化床的工艺计算（内径、床层高度、传热）流化床的工艺计算（内径、床层高度、传热） 流化床内的反应过程计算流化床内的反应过程计算23使微粒固体通过与气体或液体接触而转变成类似流体的操作。45 6789101112聚式流态化散式流态化 100Re 100ReemfPmfmfemfPmfmfDLFrDLFr13弗鲁特数：gduFrPmfmf2雷诺准数：mfPmfudReumf：初始流化速度dP：颗粒平均粒径，P：流体密度，颗粒密度Lmf：初始流化时的浓相段床高De：流体的扩散系数：流体粘度14151617181920空塔气速uuVdudVGttG 4 4221)

2、(1 ()(1)(gsmfmfgsmfmfttLPLAWAP22 psgBBpsBBduduLP2032032175. 11150 smgBBemduRdldP23175. 11502323233275. 11150gsgpmfgpmfsmfgpmfsmfdudud23321150gsgpmfgpmfsmfdud20Re1150322mfmfgspsmfdu24232375. 1gsgpmfgpmfsdud1000Re75. 132mfggspsmfdu25曳力系数DtpgDgspCudgCd 421622321312221252. 520000Re50043. 02254500Re2Re10

3、182ReRe24gspDpgsDgspDduCdguCgduC对应对应对应2627uVdGt4 VG：气流的体积流量m3s-1 d T：流化床内径m u：气流的空塔流速m.s-128例8-1 计算萘氧化制苯酐的微球硅胶钒催化剂的起始流化速度和逸出速度已知催化剂粒度分布如下：催化剂颗粒密度P=1120kg.m-3气体密度=1.10kg.m-3气体粘度=0.0302cp目数120100-12080-10060-8040-60 1 2 01 0 0 -1 2 08 0 -1 0 06 0 -8 04 0 -6 0 4 0dP i0 .1 2 10 .1 3 30 .1 6 30 .2 0 80 .

4、2 9 80 .3 6 0Piidx0 .9 90 .7 5 20 .7 9 71 .6 8 00 .8 3 90 .1 3 9mmdxdPiiP192. 0139. 0839. 0680. 1797. 0752. 099. 0117 .330408. 07 .33Re21232gdPPmf0568. 07 .331002. 381. 91 . 111201 . 11092. 10408. 067.1133Re212534mf31 3计算逸出速度（ut）: 设Rem215242.2956. 01002. 31881. 91 . 111201021. 118smgduPP32 复核Re值 假设R

5、em2合理。 由Re=1.3，Re10可得F=123 . 11002. 31 . 12956. 01021. 1Re54udP33fmfmffLLR1134351 . 155. 1032Re102 . 1ArLLP36例8-2 例8-1中的催化反应过程，若操作气速取12cm.s-1，催化剂装填高度L0=20cm，气体流量为122m3hr-1，试估算流化床内径以及浓相段、稀相段床高。解 1计算流化床内径 2计算流化床浓相段床高 muVdGT6 . 012. 0360012244fmfmffLLR11ntfuu137 当0.2ReP1时cmRLLRnddnmfffPTP74.5320687. 26

6、87. 28139. 015 . 018139. 02965. 012. 0379. 48392. 06 . 01092. 15 .1735. 48392. 01002. 31 . 112. 01092. 1ReRe5 .1735. 4379. 4103. 045403. 0383计算稀相段床高4床层总高 L=Lf+L2=53.74+131.36=185.1 cm1 . 155. 1032Re102 . 1ArLLP7 .931002. 31 . 1112081. 91 . 11092. 1253423PPgdArcmL36.1317 .938392. 020102 . 11 . 155. 1

7、323921PrRe1075. 0PPPPCCNu4043. 066. 08 . 043. 023. 02PrRe110844. 1PPPPCCCNu44. 03 . 044. 01PrRe66. 0PNu41424344 反应消耗反应消耗反应消耗的总消失量乳化相气泡晕气泡相传递传递Aecb45AeAcceAcAbbcccecebbcbcCCKCCKSkKSkK传递速率相间交换系数AereAcrcAbrbAerAcrAbrecbCfkCfkCfkmmolsCfkCfkCfkmmols气泡反应速率颗粒反应速率气泡体积颗粒体积31314647AbbrAbbAbAbCfKdldCudldCdtdld

8、tdCA组分总消失量brKdluKCfdCbbrAbAbAfAAfAbfAAAbxxCCLlxCCl00048AbbrAbbAbCKdldCudtdCA组分总消失量49AereAeAcceAcrcAcAbbcAbrbCkCCKCkCCKCk在乳化相中反应量转移到乳化相的量在气泡晕中反应量转移到气泡晕的量在气泡中反应量AeAcceAbrbAbbrAbbCCKCkCKdldCuAeAcceAcrcAcAbbcCCKCkCCKAereAeAcceCkCCK50 联解此方程，消除CAc，CAe整理后可得ecercbcrbrbrKkKkkK111151 由 边值条件 代入 若浓相段床高为Lf，则出口气体

9、浓度及转化率为AbbrAbbCKdldCuAfAbfAAbCCLlCCl00bfrLbbrCCAbAbuLKdluKCdCfAfA00fbbrAfLuKxexp152 若要求出口转化率为xAf，则需浓相段床高Lf为 b，c，e及Kbc，Kce值由经验公式计算。 b的值在0.001-0.01之间。由于该值较小，对计算影响不大。AfbrbfxKuL1lnbwmfmfbmfmfmfcVVugdu21711. 031532134152278. 685. 55 . 4711. 0 11bbemfcebebmfbctbbmfbcbbbmfeduDKdgDduKguduuu54 mdP41092. 13.1

10、120mkgPcp302. 012204. 0scmD3.1 . 1mkg553流化床特性静床层高 床层直径 空隙率 操作气速4反应动力学方程 cmLLmf200 mdT6 . 05 . 00mf1.12. 0smu14 . 3AArCR56解1计算起始流化速度与逸出速度2计算操作条件下的空隙率及膨胀比 空隙率 床层膨胀比 浓相段高 稀相段高 13.1011. 8smumf1.2956. 0smut8 . 0f05. 3RcmLf74.53cmL36.1312573计算气泡上升速度 mgudtb01762. 081. 9711. 02956. 0711. 0221.2956. 0smuutbr

11、1.75.4056.29811. 012smuuuubrmfb584计算b，c，e值取b=0.01查 图，当时，bwmfmfbmfmfmfcVVugdu21711. 031bwVV mdP41092. 147. 0bwVV59代入式中代入3221. 047. 05 . 000811. 001762. 081. 9711. 05 . 000811. 035 . 0121ccbbbmfe112746. 075.40811. 012bmfbuuu8435. 03221. 001. 02746. 02746. 015 . 01e605计算 、 值bbcKbceK8488. 9 762. 1981204. 085. 5762. 1811. 05 . 4 85. 55 . 441524152bebmfbcdgDduK435. 8 762. 175.40204. 05