设备固定床反应器.ppt

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*9.1.2固定床反应器的构型绝热式反应器（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.12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15162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。图9-3列管式固定床反应器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：

（5）平均直径表征床层结构的主要参数为床层空隙率。是指颗粒间自由体积与整个床层体积之比。

-催化剂床层堆积密度，即单位体积催化剂床层具有的质量，Kg/m3；堆积密度ρB＝固体的质量/床层的体积。
-催化剂的表观密度，即单位体积催化剂颗粒具有的质量，Kg/m3。颗粒密度ρp＝固体的质量/颗粒的体积。
空隙率的大小会影响流体的流动(压降)、传质及传热。影响床层空隙率的因素*
床层空隙率的大小与颗粒形状、粒度分布、颗粒表面的粗糙度、颗粒直径与床直径之比以及颗粒的充填方法等有关。
颗粒形状影响最大，一般形状系数越大（即越接近圆球体）空隙率越小，颗粒表面越光滑空隙率越小，粒度越小空隙率越小，粒度分布越不均匀（即粒径分布越宽）空隙率越小。
固定床中同一横截面上的空隙率是不均匀的，对于粒度均一的颗粒所构成的床层，在与器壁距离为1～2倍颗粒直径处，空隙率最大，床层中心较小，这种影响，叫做壁效应。
在非球颗粒充填的床层中，同一截面上的ε值，除壁效应影响所及的范围外，都是均匀的。
但球形或圆柱形颗粒充填的床层，在同一横截面上的ε值，除壁效应影响所及的范围外，还在一平均值上下波动。
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。
通常所说的床层空隙率指的是平均空隙率。3.固定床的当量直径de固定床反应器中流体流动的特性2.气体的分布图9-6消除初始动能的方法示意图图9-7附加导流装置示意图固定床反应器的床层压力降式中：ρ——流体密度
dS——颗粒比外表面积相当直径
f——摩擦系数L——床层高度