化工開放設(shè)計(jì)4(存儲(chǔ)版)
【正文】 活塞流，液體近似全混流。同理，由氣膜控制時(shí)，則不宜選用 鼓泡式反應(yīng)器 。 ? (4)氣、液、固三相的溫度相同 。 ? 漿態(tài)反應(yīng)器有 機(jī)械攪拌釜、環(huán)流式反應(yīng)器、鼓泡塔和三相流化床 等四種型式。 ? 如果化學(xué)反應(yīng)速率只與組分 A的濃度有關(guān)，對(duì)于擬一級(jí)反應(yīng)，上述設(shè)計(jì)方程紹即可簡化成只有組分 A的一個(gè)物料衡算式，即： ? 其中 ，稱為“宏觀反應(yīng)速率常數(shù) ,即 558 559 二 漿態(tài)反應(yīng)器 ? 氣體為分散相，從固、液混合的漿液中連續(xù)鼓出，固體催化劑則隨液相運(yùn)動(dòng)。 ? 鼓泡塔的高度除了氣、液混合物的高度外，還包括氣、液相分離空間，其高度一般約為氣、液混合物高度的 1/3左右 . 第八節(jié) 氣、液、固三相反應(yīng)器 ? 氣、液、固三相反應(yīng)器有滴流床反應(yīng)器和漿態(tài)反應(yīng)器兩種形式 ? 一、滴流床反應(yīng)器 ? 滴流床反應(yīng)器類似于固定床反應(yīng)器．兩者不同之處是在滴流床反應(yīng)器內(nèi)存在液相和氣相兩相流動(dòng) . ? 滴流床的數(shù)學(xué)模型是在如下假定的基礎(chǔ)上建立的： ? (1)假定兩相流處于滴流區(qū)，氣體和液體在床層內(nèi)分布均勻 ? (2)固體催化劑表面完全潤濕 。 例如 :由液膜控制時(shí) ,不宜選用噴淋塔。 、液反應(yīng)器 一、氣、液反應(yīng)器的選型 選型時(shí)應(yīng)注意氣、液反應(yīng)器的特征： 1. 氣、液相接觸方式 1）對(duì)于逆流操作的塔設(shè)備，氣體和液體都可近似看成活塞流。 ? (1)對(duì)于氣體分布板的要求：保證 氣體均勻分布 ，板上應(yīng) 無積料 ，能 維持床層流態(tài)化均 勻。 (3)通常細(xì)顆粒床層 (dp＝ 50100μm)比粗顆粒床層 (dp＞ 200 μm)的流化性能好。 rb一般取 ，由于氣泡中固體顆粒極少，可以忽略不計(jì)。 關(guān)于流化床的數(shù)學(xué)模型已有兩相模型、三相模型、四相模型等多種 ,比較成熟和應(yīng)用簡便的為 三相模型中的一種鼓泡床模型 。在設(shè)計(jì)時(shí)數(shù)學(xué)模型的運(yùn)算并不困難，如果用機(jī)算機(jī)，則更為方便，可以求出不同工藝條件和不同工藝要求時(shí)的催化劑床層高度和床層體積。 ? (2) 為了保證良好的反應(yīng)條件，催化劑床層的直徑不宜過粗，床層高度不宜過大，催化劑的填充應(yīng)力求消除顆粒搭橋形成的 空穴和短路 等不均勻現(xiàn)象。 ? 3）要保持大小兩系統(tǒng)內(nèi)物料流動(dòng)的停留時(shí)間分布函數(shù)和平均停留時(shí)間相同， 則需保持物料流動(dòng)的空間速度相等 ；而要保證大小兩系統(tǒng)單位容積傳熱面積相等，則需要 改變釜的結(jié)構(gòu)。對(duì)于空管，用范寧公式計(jì)算： dZduudufdZdp ???? ?? 22 α為換算因子 ,壓強(qiáng)量綱不同 , α值不同 ,見表 51 ? 如果反應(yīng)管內(nèi)填充了固體顆粒，計(jì)算壓強(qiáng)降時(shí)應(yīng)考慮顆粒床層產(chǎn)生的阻力。轉(zhuǎn)速一般只有 20— 80轉(zhuǎn) /分。比如 : ? 1) 對(duì)于兩種液體物料的均勻混合，在設(shè)計(jì)攪拌器時(shí)，可取大小兩個(gè)攪拌系統(tǒng)葉輪末相速度相等的準(zhǔn)則。 ? 主要是進(jìn)行恒溫恒容反應(yīng)的反應(yīng)器。 ? 釜式反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)分為： ? (1) 釜體：高徑比較小的圓筒體 ? (2) 攪拌器：由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的安裝有漿葉的攪拌軸組成 ? (3) 換熱器：有殼壁夾套和釜內(nèi)安裝蛇管兩種形式 ? 管式反應(yīng)器： 為一個(gè)細(xì)長的直管或由多管組成的列管，管子長徑比應(yīng)大于 30。 ? 2 反應(yīng)器放大，應(yīng)考慮反應(yīng)器放大前后保持 轉(zhuǎn)化率或收率 相等，而反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率和收率是由化學(xué)平衡和反應(yīng)速率決定的，其中反應(yīng)速率是根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模計(jì)算所需反應(yīng)器 有效容積的依據(jù) 。 ? 流化床反應(yīng)器： 將細(xì)小催化劑顆粒在管式或塔式反應(yīng)器內(nèi)借流體自下而上的鼓動(dòng)作用，使之懸浮在反應(yīng)器中。包括： 反應(yīng)時(shí)間 t，裝料、卸料和清洗等作業(yè)消耗的輔助時(shí)間 t’（由經(jīng)驗(yàn)確定）。 ? 1) 低粘度互溶液體的混合 : ? 采用 渦輪式攪拌釜 , 當(dāng) 轉(zhuǎn)速較低時(shí) ，也可采用 平直槳式攪拌釜 、這種攪拌釜的功率消耗量較低，但混勻時(shí)間比渦輪式攪拌釜長。 ? 一、活塞流反應(yīng)器的數(shù)學(xué)模型 ? 根據(jù)活塞流模型的概念，物料通過反應(yīng)器內(nèi)任一體積微元 dv的物料衡算關(guān)系，如圖 53 所 示。 0,/ vR qVt ??167。 167。 ? 充分考慮物料 主體與催化劑表面 的差別，對(duì)流體主體和催化劑分別列出物料衡算方程。 ? 模型假定： ? 1）在床層內(nèi)存在 氣泡相、氣泡暈相和乳化 相。 fmuu ,2?fmu , fmuu ,/ 氣泡中的氣體量遠(yuǎn)大于乳化相中 的氣體量，該模型可用氣泡組成代替 總氣相組成，不必考慮乳化相中氣體 的變化。 如果已知最終轉(zhuǎn)化率 xA ，就可以由式 (539)求出 Kf,再由 式 (532)求出床層高度 Lm 在上述模型中，主要參數(shù)是上升氣泡的有效直徑 db，但沒有可靠公式計(jì)算，通常由試驗(yàn)測(cè)定。 (2) 為了促進(jìn)流態(tài)化和加強(qiáng)物料的混合與傳熱，流化床放大后，往往要 加大空速 ,并適當(dāng) 提高溫度 ， 增加反應(yīng)速率 來彌補(bǔ)氣固相接觸不良和返混帶來的影響。 ? (3) 由小床放大至大床，擋板的間距可 適當(dāng)增大 。 3）在攪拌鼓泡釜中，氣、液兩
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