《化学反应工程》课程教学资源(PPT课件)第5章 固定床气-固相催化反应工程

第5章固定床气-固相催化反应工程
第5章 固定床气-固相催化反应工程

目录 5.1 固定床气-固相催化反应工程 5.2 固定床流体力学 5.3 固定床热量与质量传递过程 5.4 绝热式固定床催化反应器 5.5 连续换热内冷自热式催化反应器 5.6 连续换热外冷及外热管式催化反应器 5.7 薄床层催化反应器
目 录 5.1 固定床气-固相催化反应工程 5.2 固定床流体力学 5.3 固定床热量与质量传递过程 5.4 绝热式固定床催化反应器 5.5 连续换热内冷自热式催化反应器 5.6 连续换热外冷及外热管式催化反应器 5.7 薄床层催化反应器

5.11 固定床气-固相催化反应器的基本类型和数学模型 固定床气-固相催化反应器的基本类型 进行气一固相催化反应器的装置主要有固定床和 流化床两大类。 ◆固定床反应器(Fixed Bed Reactors) 1、定义:气体通过由静止的催化剂颗粒构成的床 层而进行反应的装置。 2、应用:炼油工业:裂解、重整、异构化、加氢 精制 无机化工:合成氨、硫酸生产 有机化工:乙烯氧化制环氧乙烷、氯乙烯的合成 乙烯水合成制乙醇
5.1 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 进行气—固相催化反应器的装置主要有固定床和 流化床两大类。 ◆固定床反应器(Fixed Bed Reactors) 1、定义:气体通过由静止的催化剂颗粒构成的床 层而进行反应的装置。 2、应用:炼油工业:裂解、重整、异构化、加氢 精制 无机化工:合成氨、硫酸生产 有机化工:乙烯氧化制环氧乙烷、氯乙烯的合成 乙烯水合成制乙醇

5.1 固定床气-固相催化反应器的基本类型和数学模型 3优缺点 优点:①当床层不是太厚(L/dp>100),流速 不是太低(Re>10),流体的轴向流动可视为 活塞流,因此具有PFR的特点,CA,rA水Af ②由于床层中的颗粒是静止不动的,于是cat不 易磨损,这样降低cat消耗,降低了成本,提高 了经济效益,尤其是对比较贵重的金属cat,更 是如此。 ③适应性强,生产规模可大可小,操作灵活(可 调),可在高压、高温下操作
5.1 固定床气-固相催化反应器的基本类型和数学模型 3 优缺点 优点:①当床层不是太厚(L/dp>100),流速 不是太低(Re>10),流体的轴向流动可视为 活塞流,因此具有PFR的特点,cA ,rA ,xAf ②由于床层中的颗粒是静止不动的,于是cat不 易磨损,这样降低cat消耗,降低了成本,提高 了经济效益,尤其是对比较贵重的金属cat,更 是如此。 ③适应性强,生产规模可大可小,操作灵活(可 调),可在高压、高温下操作

5.1 固定床气-固相催化反应器的基本类型和数学模型 缺点:①最大的缺点是床层的传热性能差。 原因: a.床层中装有固定不动的cat,影响流体 的径向流动 b.由于受△P的限制,uI,传热速率I c.cat颗粒多是导热性差的物质,如活性 炭,硅藻土等。 ②为使△P,dp=2-6mm,d。,3l ③cat的更换和再生困难
5.1 固定床气-固相催化反应器的基本类型和数学模型 缺点:①最大的缺点是床层的传热性能差。 原因: a.床层中装有固定不动的cat,影响流体 的径向流动 b. 由于受△P的限制,u ,传热速率 c. cat颗粒多是导热性差的物质,如活性 炭,硅藻土等。 ②为使△P ,dp=2-6mm,dp ,ζ ③cat的更换和再生困难

5.1固定床气-固相催化反应器的基本类型和数学模型 4反应器分类 固相催化反应器 固定床 流化床 反应器 反应器 绝热式 换热式 多段绝热 单段绝热 内冷式 外冷热)
气-固相催化反应器 固定床 反应器 流化床 反应器 绝热式 换热式 多段绝热 单段绝热 内冷式 外冷(热) 4 反应器分类 5.1 固定床气-固相催化反应器的基本类型和数学模型

5.1固定床气-固相催化反应器的基本类型和数学模型 4.1按换热方式的不同可分为:绝热式、换热式 1)绝热式 单段:由反应物到产物一次完成。图5-1 它适用于热效应小,单程转化率低,S对T不敏感 的反应。 多段:反应换热反应换热.一 即由反应物到产物多次完成。图5-2 它可分为 间接换热式 原料气冷激 直接换热式(冷激式) 非原料气冷激
5.1 固定床气-固相催化反应器的基本类型和数学模型 4.1按换热方式的不同可分为: 绝热式、换热式 1)绝热式 单段:由反应物到产物一次完成。图5-1 它适用于热效应小,单程转化率低,s对T不敏感 的反应。 多段:反应 换热 反应 换热 . 即由反应物到产物多次完成。图5-2 它可分为 间接换热式 直接换热式(冷激式) 原料气冷激 非原料气冷激

5.1固定床气-固相催化反应器的基本类型和数学模型 矿渣棉 平衡温度线 固定床反应器 原料 测 瓷环 催化剂 瓷环 最佳温度线 产物 东方仿真Copyr ight2001
平衡温度线 最佳温度线 x T 5.1 固定床气-固相催化反应器的基本类型和数学模型

5.1固定床气-固相催化反应器的基本类型和数学模型 (2)多段固定床绝热反应器 产品 (a)间接换热式 平衡温度线 原料→ 最佳温度线
(2) 多段固定床绝热反应器 (a)间接换热式 平衡温度线 最佳温度线 x T Ⅰ Ⅳ Ⅲ 原 Ⅱ 料 产 品 5.1 固定床气-固相催化反应器的基本类型和数学模型

5.1 固定床气-固相催化反应器的基本类型和数学模型 产品 (b)原料气冷激式 平衡温度线 最佳温度线
(b)原料气冷激式 Ⅰ Ⅳ Ⅲ Ⅱ 平衡温度线 最佳温度线 x T 产 品 原 料 Ⅳ Ⅲ Ⅱ 产 品 原 料 Ⅰ Ⅳ Ⅲ Ⅱ 产 品 原 料 5.1 固定床气-固相催化反应器的基本类型和数学模型
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