乙苯脱氢反应器体积计算

乙苯脱氢反应器体积计算第五组汇报人：王蒙组员：顾芳，许云梅，徐娇，周蕾毛麟，黄慧，张政磊一，催化剂的组成与基础知识1）活性组分（或主催化剂）：是催化剂的主份成分，是起催化作用的根本性物质。没有活性组分就不存在催化作用。活性组分有时由一种物质组成，有时则由多种物质组成2）助催化剂：一些本身对某一反映没有活性或活性很小，但添加少量于催化剂之中（一般小于催化剂总量的10%）却能使催化剂具有所期望的活性、选择性或稳定性的物质，称为助催化剂3）载体：载体是固体催化剂所特有的组分。它可以起增大表面积、提高耐热性和机械强度的作用有时还能多少担当助催化剂的角色。4）抑制剂：如果在活性组分中加入少量的物质，便能使活性组分的催化活性适当降低，甚至在必要时大幅度地下降，则这样的少量物质称为抑制剂。抑制剂的作用正好与助催化剂的作用相反2、气固相反应宏观过程1、反应组分从流体主体向固体催化剂外表面传递（外扩散过程）2、反应组分在催化剂表面的活性中心吸附（内扩散过程）3、反应组分在催化剂表面的活性中心吸附（吸附过程）4、在催化剂表面上进行化学反应（表面反应过程）5、反应物在催化剂表面上脱附（脱附过程）6、反应物从催化剂内表面向外表面扩散（内扩散过程）7、反应产物从催化剂外表面向流体主体传递（外扩散过程）外扩散→内扩散→吸附→表面反应→脱附→内扩散→外扩散3、固定床反应器内的流体流动

对于非球形颗粒，通常有以下三种相当直径：（1）体积相当直径dv，即采用体积相同的球形颗粒直径来表示非球形颗粒直径。（2）面积相当直径da，即采用外表面积相同的球形颗粒直径来表示非球形颗粒直径。（3）比表面相当直径ds，即采用比表面积相同的球形颗粒直径来表示非球形颗粒的直径。

=在固定床的流体力学研究中，非球形颗粒的直径常常采用体积相当直径，在传热传质的研究中，常常采用面积相当直径。（4）：形状系数即与非球形颗粒体积相等的圆球的外表面积与非球形颗粒的外表面积之比。对于球形颗粒，=1；对于非球形颗粒，<1。形状系数说明了颗粒与圆球的差异程度。三种直径的关系：

dS=

dV=4、固定床反应器内的

传质与传热一、固定床中的传质

固定床反应器中的传质过程包括外扩散、内扩散和床层内的混合扩散。1、外扩散过程固定床一般都在较高流速下操作，主流体与催化剂外表面之间的压差很小，因此，外扩散的影响可以忽略。一、固定床中的传质

2、内扩散过程催化剂微孔内的扩散对反应速率影响很大。反应物进入微孔后，边扩散边反应。扩散速率与反应速率的大小，进行如下方法判别。（1）催化剂有效系数进行判别当η≈1时，反应过程为动力学控制；当η＜1时，反应过程为内扩散控制。实际生产中采用的催化剂，其有效系数为0.01～1。可通过实验测定。一、固定床中的传质（2）内扩散对反应的影响影响反应速率影响复杂反应的选择性（3）改善内扩散影响的措施制造孔径较大的催化剂改变催化剂工程结构

3、床层内的混合扩散流体流经固定床时径向、轴向混合同时存在。当反应器长度和催化剂粒径之比大于100时，轴向混合影响可忽略不计。简化处理：（1）催化剂颗粒等温（2）忽略催化剂表面和流体间的温度差。以床层的平均温度与管壁温差为推动力-----相应采用床层对壁给热系数进行计算。若要了解床层径向温度分布，必须采用床层有效导热系数和表面壁膜给热系数相结合计算。二、固定床中的传热床层对壁总给热系数αt的计算：w/m2.℃dQ=αt(Tm-Tw)dA=αtdt(Tm-Tw)dl式中：αt

：由为利瓦提出固定床反应器的工艺计算固定床反应器工艺设计原则

工艺设计不只是一个单纯的催化剂用量及优化计算，而是根据工艺的特点和工程实际情况，应用工程的观点来确定最优工艺操作参数。应根据工艺操作参数、设备制备和检修、催化剂的装卸等方面的要求综合起来选用催化床的类型和结构。高压反应器的筒体内要设置催化床、床外换热器、冷激气管和热电偶管，有时还要放置开工预热用的电加热器。这些部件要在反应器内合理地组合，催化剂的装载系数要高，气流分布要均匀，气流通过反应器的压降要小。机械结构要可靠，要考虑到反应器内某些部件处于高温状况下的机械强度和温差应力等因素。多段式催化床要妥善地设计段间气体和冷激气体的分布以及均匀混合装置。设计方法经验法：用实验室、中间试验装置或工厂现有装置中最佳条件测得的数据，如空速、催化剂的空时收率及催化剂的负荷等作为设计依据，按规定的生产能力计算并确定催化剂的用量、床高、床径等的计算。该法简单，但精确度较差。数学模型法：根据反应动力学可分为非均相与拟均相两类；根据催化床中温度分布可分为一维模型和二维模型；根据流体的流动状况又可分为理想流动模型（包括理想置换和理想混合流动模型）和非理想流动模型。固定床反应器的工艺计算内容（经验法）催化剂用量的计算。反应器高度和直径的计算。传热面积的计算与校核。床层压力降的计算与校核。

催化剂用量的计算空速Sv：单位体积的催化剂在单位时间内所通过的原料的标准体积流量。SV

接触时间τc：反应条件下，气体通过催化剂床层中自由空间所需要的时间。

式中：V0：反应条件下气体的体积流量。空时收率Sw：单位质量或体积的催化剂在单位时间内所获得的目的产物量。催化剂的负荷Sg：单位质量的催化剂在单位时间内通过化学反