设备第九章固定床反应器.pptx

第九章固定床反应器多相系统的特征可概括为三种基本类型：
(1)在两相界面处进行反应，所有气固反应或气固相催化反应都属于这一类型；
(2)在一个相内进行反应，大多数气液反应均属于这种情况，进行反应的相叫做反应相；
(3)在两个相内同时发生反应，某些液液反应属于这种情况。
本课着重讲述气固相催化反应，并讨论定量处理的方法。根据固体催化剂是处于静止状态还是运动状态，反应器又可分为两大类，
属于静止状态的有固定床反应器和滴流床反应器，
催化剂处于运动状态的有流化床反应器、移动床反应器和浆态反应器等。
本章的主要研究对象是固定床反应器，流化床反应器第十章介绍。
9.1固定床反应器的特点及结构
9.2固定床反应器内的流体流动
9.3固定床反应器内的传质与传热
9.4固定床反应器的计算方法9.1固定床反应器的特点及结构固定床反应器优点*固定床反应器缺点*影响床层空隙率的因素*
1固定床反应器的特点及结构
(1)气固相催化反应的全过程*
在催化剂床层进行化学反应的同时，床层还通过器壁与外界进行热交换。
空时收率是指在一定条件下，单位时间、单位体积催化剂上所能生产的目的产物的量
温度高因而化学反应速度快；
由接触时间计算催化剂用量
②热量通过固体颗粒向外传递，其中包括(a)颗粒接触面处的传导；
4固定床反应器的计算方法
2固定床反应器的构型
打开出口放空阀放空，以免逆流程放空导致气流冲动催化剂床层，但危急情况下可以同时打开出口处和入口处的放空阀。
一般固定床中的压降不宜超过床内压力的15％。
绝热式固定床催化反应器在反应过程中，床层不与外界进行热量交换，其最外层为隔热材料层（耐火砖、矿渣棉、玻璃纤维等），常称作保温层，作用是防止热量的传出或传入，减少能量损失，维持一定的操作条件并起到安全防护的作用。
1固定床反应器的床层特点
由于壁效应的影响，床层直径与颗粒直径之比越大，床层空隙率的分布越均匀。
三种相当直径用联系起来，关系如下：绝热式反应器（掌握结构、分类、应用）一般为一高径比不大的圆筒体。见图9-1。
单段绝热反应器优点：
单段绝热式固定床催化反应器结构简单、造价便宜，反应器内体积能得到充分利用。
单段绝热反应器适用的场合*：
(1).反应热效应较小的反应；
(2).温度对目的产物收率影响不大的反应；
(3).虽然反应热效应大，但单程转化率较低的反应或者有大量惰性物料存在，使反应过程中温升小的反应.固定床反应器操作过程中若发生超压现象，需要紧急放空处理时，一般应按流程顺序进行，即:
打开出口放空阀放空，以免逆流程放空导致气流冲动催化剂床层，但危急情况下可以同时打开出口处和入口处的放空阀。2）.多段绝热式反应器2换热式反应器1）对外换热式反应器实际生产中，物料大多数是采用自上而下的流动方式，少数为自下而上流动，载热体则在管间流动，其流向可以与反应气体成逆流，也可以成并流，应根据不同反应的具体要求来进行选择。
若进行的是吸热反应，则载热体为化学反应的热源。对于放热反应、载热体为冷却介质，移走由反应所产生的热量。
换热强度应满足反应过程所要求的温度条件。列管式固定床反应器优点：换热式固定床反应器可用于放热反应，也可用于吸热反应。
但对于反应过程中催化剂失活很快，以致催化剂的再生或更换十分频繁的反应，不宜采用固定床反应器，无论是绝热式还是换热式。2）.自热换热式反应器优、缺点：
逆流：优点是原料气进入床层后能较快地升温而接近最佳温度，缺点是反应后期易于过冷。
并流：优点是后期降温较慢，不足是前期升温较慢。
无论逆流还是并流，反应前期放热速率都最大。
有些并流式催化反应器中设置一绝热床，经预热后的原料气先进入绝热床中反应，使反应气体迅速升温，然后再进入与原料气进行换热的催化剂管中反应，这样做既保留并流式后期降温速度慢的优点，又克服了原料气进入床层后升温速度慢的缺点。自热式反应器的特点9.2.1固定床反应器的床层特点（4）形状系数*
对于非球形粒子，其外表面积AP必大于同体积球形粒子的外表面积AS,则：
球形颗粒的外表面积AS与体积相同的非球形颗粒的外表面积AP之比，称为形状系数。

除球体的=1外，其它形状颗粒的均小于1。
三种相当直径用联系起来，关系如下：

-颗粒的平均直径，m;
化工生产中应用最多的是换热条件较好的列管式反应器，其结构类似管壳式热交换器。
对于以中间产物为目的产物的连串反应，内扩散阻力的存在，提供了使反应进行到底的条件（颗粒内部产物浓度高），使反应的选择性下降。
固定床反应器操作过程中发生超压现象的处理方法
多段绝热固定床反应器多用以进行放热反应等。
固定床压力降计算公式：
本课着重讲述气固相催化反应，并讨论定量处理的方法。
控制步骤是指一个连串过程中速度最小，而且比其他步骤的速度小得多的步骤，它的速度决定着整个过程的速度，称