《高等化学反应工程》课程教学课件（PPT讲稿）第五章 固定床气－固相催化反应

武汉理工大学Wuhan University of Technology第五章固定床气-固相催化反应工程2025/8/30厚德博学追求卓越

2025/8/30 第五章 固定床气-固相催化反应工程 1

武汉理工大学WuhanUniversity of Technology主要内容固定床气-固相催化反应器的基本类型和数学模拟固定床流体力学V>固定床热量与质量传递过程绝热式固定床催化反应器>连续换热内冷自热式催化反应器连续换热式外冷及外热管式催化反应器薄床层催化反应器催化反应过程进展2025/8/30厚德博学追求卓越

2025/8/30 ➢固定床气-固相催化反应器的基本类型和数学模拟 ➢固定床流体力学 ➢固定床热量与质量传递过程 ➢绝热式固定床催化反应器 ➢连续换热内冷自热式催化反应器 ➢连续换热式外冷及外热管式催化反应器 ➢薄床层催化反应器 ➢催化反应过程进展 主要内容 2

武汉理工大学Wuhan University of Technology第一节固定床气一固相催化反应器的基本类型和数学模型一、固定床气-固相催化反应器的基本类型绝热式反应器轴向流动反应器连续换热式反应器径向流动反应器2025/8/302厚德博学追求卓越

2025/8/30 第一节 固定床气-固相催化反应器的 基本类型和数学模型 一、固定床气-固相催化反应器的基本类型 3 绝热式反应器 连续换热式反应器 轴向流动反应器 径向流动反应器

武汉理工大学Wuhan University of Technology一、固定床气-固相催化反应器的基本类型1.绝热式平衡热线平衡曲线X最佳温最佳温度曲线度曲线T图5-1单段绝热催化床2025/8/304厚德博学追求卓越

2025/8/30 一、固定床气-固相催化反应器的基本类型 图5-1 单段绝热催化床 4 平衡曲线 最佳温度曲线 1.绝热式

武汉理工大学Wuhan University of Technology1.绝热式原料产品产品:I.1Ⅱ原料::原料Ⅲ冷NN激.IV剂产品(a)(b)(c)图5-2多段固定床绝热反应器（a）间接换热式（b）原料气冷激式（c）非原料气冷激式2025/8/30厚德博学追求卓越

2025/8/30 图5-2 多段固定床绝热反应器 5 （a）间接换热式 （b）原料气冷激式 （c）非原料气冷激式 1.绝热式

武汉理工大学Wuhan University of Technology1.绝热式平衡曲线平衡曲线PfR最佳温佳温度曲线度曲线A图5-3单一可逆放图5-5单一可逆放图5-4单一可逆放热反应三段间接热反应三段非原料热反应三段原料换热式操作状况冷却式操作状况冷却式操作状况2025/8/306厚德博学追求卓越

2025/8/30 图5-3 单一可逆放 热反应三段间接 换热式操作状况 图5-4 单一可逆放 热反应三段原料 冷却式操作状况 图5-5 单一可逆放 热反应三段非原料 冷却式操作状况 6 1.绝热式

武汉理工大学Wuhan University of Technology2.连续换热式：特点：连续换热式催化床中反应与换热过程同时进行应用：乙烯催化氧化合成环氧乙烷、萘氧化制邻苯二甲酸酐及乙烯与乙酸气相氧化制乙酸乙烯脂等反应的反应热大，采用管式催化床，见图5-6。2025/8/30厚德博学追求卓越

2025/8/30 特点：连续换热式催化床中反应与换热过程同时进行 7 2.连续换热式： 应用：乙烯催化氧化合成环氧乙烷、萘氧化制邻苯二 甲酸酐及乙烯与乙酸气相氧化制乙酸乙烯脂等反应的 反应热大，采用管式催化床，见图5-6

武汉理工大学Wuhan University of Technology连续换热式进气催化剂装载在管内载热体在管间流动或汽化以移走反应热。冷却介质合理地选择载热体出气图5-6外冷管式82025/8/30厚德博学追求卓越

2025/8/30 催化剂装载在管内 图5-6 外冷管式 8 载热体在管间流动或 汽化以移走反应热。 合理地选择载热体 连续换热式

武汉理工大学WuhanUniversityof Technology200℃~250℃时：采用加压热水汽化作载热体而副产中压蒸汽。250℃~300℃时：可采用挥发性低的有机载热体如矿物油，联苯-联苯醚混合物：300℃以上：采用熔盐作载热体，有机载热体和熔盐吸收的反应热都用来产生蒸汽。2025/8/30O厚德博学追求卓越

2025/8/30 200℃~250℃时：采用加压热水汽化作载热体而副产 中压蒸汽。 250℃~300℃时：可采用挥发性低的有机载热体如矿 物油，联苯-联苯醚混合物； 300℃以上：采用熔盐作载热体，有机载热体和熔盐 吸收的反应热都用来产生蒸汽。 9

武汉理工大学WuhanUniversityof Technology固定床反应器的另一种划分方法按照反应气体在催化床中的流动方向划分气体流向与反应器的轴平行轴向流动：径向流动：气体在垂直于反应器轴的各个横截面上沿半径方向流动见图5-9102025/8/30厚德博学追求卓越

2025/8/30 轴向流动：气体流向与反应器的轴平行 径向流动：气体在垂直于反应器轴的各个横截面上 沿半径方向流动 见图5-9 10 固定床反应器的另一种划分方法 按照反应气体在催化床中的流动方向划分