氣固相反應(yīng)器

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1、4、氣固相催化反應(yīng)器packedbedcatalyticreactor4、氣固相催化反應(yīng)器4.1氣固相催化反應(yīng)器的基本類型和結(jié)構(gòu)固定床反應(yīng)器的類型與結(jié)構(gòu)流化床反應(yīng)器的類型與結(jié)構(gòu)氣固相催化反應(yīng)器的特點(diǎn)4.2固定床反應(yīng)器固定床反應(yīng)器內(nèi)的流體流動(dòng)固定床反應(yīng)器內(nèi)的傳質(zhì)與傳熱固定床反應(yīng)器的日常運(yùn)行與操作4.3流化床反應(yīng)器流化床反應(yīng)器內(nèi)的流體流動(dòng)流化床反應(yīng)器內(nèi)的傳質(zhì)與傳熱流化床反應(yīng)器的日常運(yùn)行與操作4.1氣固相催化反應(yīng)器的基本類型和結(jié)構(gòu)氣－固相催化反應(yīng)器的基本類型一、固定床反應(yīng)器的類型與結(jié)構(gòu)（一）絕熱式固定床反應(yīng)器1、單段絕熱式特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，反應(yīng)器生產(chǎn)能力大，但反應(yīng)過程中溫度變化較

2、大。適用：反應(yīng)熱效應(yīng)不大，反應(yīng)過程允許溫度有較寬變動(dòng)范圍的反應(yīng)過程；熱效應(yīng)較大的反應(yīng)只要對(duì)反應(yīng)溫度不很敏感或是反應(yīng)速率非?？斓倪^程，有時(shí)也使用這種類型的反應(yīng)器。一、固定床反應(yīng)器的類型與結(jié)構(gòu)2、多段絕熱式（a）中間換熱式ⅠⅣⅢⅡ平衡溫度線最佳溫度線xT一、固定床反應(yīng)器的類型與結(jié)構(gòu)2、多段絕熱式（b）原料氣冷激式ⅠⅣⅢⅡ平衡溫度線最佳溫度線xT一、固定床反應(yīng)器的類型與結(jié)構(gòu)2、多段絕熱式(c)非原料氣冷激式ⅠⅣⅢⅡ平衡溫度線最佳溫度線xT平衡溫度線一、固定床反應(yīng)器的類型與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及適用：多段絕熱式彌補(bǔ)了單段絕熱式的不足；冷激式反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡單，便于裝卸催化劑，內(nèi)無冷管，避免由于少

3、數(shù)冷管損壞而影響操作，特別適用于大型催化反應(yīng)器。一、固定床反應(yīng)器的類型與結(jié)構(gòu)一、固定床反應(yīng)器的類型與結(jié)構(gòu)（二）換熱式固定床反應(yīng)器1、對(duì)外換熱式管徑：一般為25～50mm的管子，但不小于25mm。催化劑粒徑：應(yīng)小于管徑的8倍，通常固定床用的粒徑約為2～6mm，不小于1.5mm。傳熱所用的熱載體：沸水可以用于100℃～300℃的溫度范圍。聯(lián)苯與聯(lián)苯醚的混合物以及以烷基萘為主的石油餾分能用于200～350℃的范圍。無機(jī)熔鹽(硝酸鉀，硝酸鈉及亞硝酸鈉的混合物)可用于300～400℃的情況。對(duì)于600～700℃左右的高溫反應(yīng)，只能用煙道氣作為熱載體。一、固定床反應(yīng)器的類型與結(jié)構(gòu)一、

4、固定床反應(yīng)器的類型與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：采用小管徑，傳熱面積大，有利于強(qiáng)放熱反應(yīng)；傳熱效果好，易控制催化劑床層溫度；管徑較細(xì)，流體在催化床內(nèi)流動(dòng)可視為理想置換流動(dòng)，故反應(yīng)速率快，選擇性高；結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，設(shè)備費(fèi)用高。適用：原料成本高，副產(chǎn)物價(jià)值低以及分離不是十分容易的情況。一、固定床反應(yīng)器的類型與結(jié)構(gòu)（二）換熱式固定床反應(yīng)器2、自熱式反應(yīng)前后物料在床層中自行進(jìn)行換熱一、固定床反應(yīng)器的類型與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：把原料的預(yù)熱和產(chǎn)物的冷卻過程融為一體，大大提高了能量利用水平。應(yīng)用：只適用于熱效應(yīng)不大的高壓放熱反應(yīng)過程。如中小型合成氨廠的氨合成和甲醇的合成。對(duì)于預(yù)熱原料所需熱量與反應(yīng)釋放熱量相差甚遠(yuǎn)的，

5、需附加大量熱交換面積，且系統(tǒng)控制要求大大提高，故不適宜。一、固定床反應(yīng)器的類型與結(jié)構(gòu)（三）徑向固定床反應(yīng)器一般固定床中由于壓降限制，不能使用太小粒度的催化劑，但催化劑的有效系數(shù)降低了，為提高催化劑的利用率而設(shè)計(jì)了徑向反應(yīng)器。二、流化床反應(yīng)器的類型與結(jié)構(gòu)（一）流化床反應(yīng)器的分類1、按照固體顆粒是否在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)分類：分為單器及雙器2、按照床層中是否設(shè)置有內(nèi)部構(gòu)件分類：分為自由床和限制床二、流化床反應(yīng)器的類型與結(jié)構(gòu)（一）流化床反應(yīng)器的分類二、流化床反應(yīng)器的類型與結(jié)構(gòu)（二）流化床反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)1、流化床反應(yīng)器主體錐底濃相段稀相段擴(kuò)大段二、流化床反應(yīng)器的類型與結(jié)構(gòu)2、氣體分布裝置二、

6、流化床反應(yīng)器的類型與結(jié)構(gòu)二、流化床反應(yīng)器的類型與結(jié)構(gòu)3、內(nèi)部構(gòu)件檔板和檔網(wǎng)二、流化床反應(yīng)器的類型與結(jié)構(gòu)4、換熱裝置二、流化床反應(yīng)器的類型與結(jié)構(gòu)5、氣固回收裝置二、流化床反應(yīng)器的類型與結(jié)構(gòu)三、氣固相催化反應(yīng)器的特點(diǎn)（一）固定床反應(yīng)器的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)催化劑不易磨損，可長期使用傳熱較差床層內(nèi)流體的流動(dòng)接近于理想置換流動(dòng)，較少量催化劑可獲較大生產(chǎn)能力更換催化劑時(shí)必須停止生產(chǎn)停留時(shí)間可以控制，溫度分布可以適當(dāng)調(diào)節(jié)，特別有利于達(dá)到高的轉(zhuǎn)化率和高的選擇性（二）流化床反應(yīng)器的特點(diǎn)三、氣固相催化反應(yīng)器的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)顆粒劇烈攪動(dòng)和混合，整個(gè)床層處于恒溫狀態(tài)，可在最佳溫度點(diǎn)操作返混較嚴(yán)重，不適宜

7、于高轉(zhuǎn)化率過程傳熱強(qiáng)度高，適宜于強(qiáng)吸熱或放熱反應(yīng)催化劑和反應(yīng)器均有磨損顆粒比較細(xì)小，有效系數(shù)高，可減少催化劑用量固定床反應(yīng)器絕熱式單段絕熱式多段絕熱式換熱式對(duì)外式自熱式徑向反應(yīng)器流化床反應(yīng)器類型單器和雙器自由床和限制床結(jié)構(gòu)主體氣體分布裝置內(nèi)部構(gòu)件換熱裝置氣固分離裝置復(fù)習(xí)特點(diǎn)催化劑裝填反應(yīng)速率反應(yīng)效果傳熱特性催化劑更換固定床催化劑顆粒大，固定在床層中，不易磨損返混小，反應(yīng)速率較快（類似于PFR）停留時(shí)間和溫度分布可控，可達(dá)高選擇性和轉(zhuǎn)化率傳熱較差，催化劑載體往往是熱的不良導(dǎo)體更換時(shí)必須停產(chǎn)，且更換勞動(dòng)強(qiáng)度大，因此對(duì)催化劑使用壽命