化工反應(yīng)器設(shè)計(jì)及類型介紹(存儲版)
【正文】 氣體體積，稱為“相間交換系數(shù)”； ? rb,rc,re分別為氣泡、氣泡暈、乳化相中固體顆粒體積與氣泡體積之比； ? ub氣泡上升速度； ? Kr為以固體體粒子體積為基準(zhǔn)的反應(yīng)速率常數(shù)； ? (K 總 )b為以氣泡體積為基準(zhǔn)的總括反應(yīng)速率常數(shù)， (傳到氣泡暈中的量 ) (氣泡暈中反應(yīng)的量 ) (傳到乳化相中的量 ) (傳到乳化相中的量 ) (乳化相中反應(yīng)的量 ) 527 528 (Kb,c)b(cbcc) = rckrce + (Kce)b(ccce) (Kc,e)b(ccce) = rekrce ? 將式 (526)在邊界條件 ? L=0時 , cb=cA,0 積分得 ? 其中 Lf為操作時流化床的床層高度，可由床層的膨脹比R求出 ,即 對于無內(nèi)部構(gòu)件的自由床，及值按下式計(jì)算： 530 ? 安裝了斜片擋板或擋網(wǎng)的流化床，則按下式計(jì)算： 式 (531)的適用范圍為： u。 (539) 二、流化床反應(yīng)器放大應(yīng)考慮的問題 ? ? (1) 所使用的催化劑應(yīng)具有良好活性、選擇性和穩(wěn)定性，其中活性的控制尤為重要。 (3)床徑較小時，徑向和軸向的濃度梯度都較大。 ? (1)對于低轉(zhuǎn)化率反應(yīng)（單程轉(zhuǎn)化率在 20%以下），流動狀態(tài)對反應(yīng)結(jié)果影響較小，如果轉(zhuǎn)化率很高，且有串聯(lián)反應(yīng)產(chǎn)生，有物料返混則不利于反應(yīng)。 2．傳質(zhì)系數(shù) (KG， KL) 當(dāng)液體成滴狀分散在氣相中，氣相傳質(zhì)系數(shù) KG高，液相傳質(zhì)系數(shù) KL低。 二 幾種類型的氣、液反應(yīng)器 二氣、液反應(yīng)器的數(shù)學(xué)模型 ? 由于氣、液反應(yīng)器型式有多種，根據(jù)氣、液兩相物料流動的形態(tài)不同有模型，即 ? (1)氣、液兩相均為全混流的數(shù)學(xué)模型； ? (2)氣相為活塞流，液相為全混流的數(shù)學(xué)模型； ? (3)氣、液兩相均為活寒流的數(shù)學(xué)模型： ? 較廣泛應(yīng)用的是針對鼓泡塔設(shè)計(jì)的 氣相為活塞流，液相為全混流 的數(shù)學(xué)模型： ? 設(shè)鼓泡塔中氣相組分 A與液相組分 B成逆流接觸進(jìn)行吸收反應(yīng)，塔內(nèi)液相濃度均一，且單位體積氣、液混合物的相界面積 A不隨位置而改變；但塔內(nèi)的總壓則隨塔高而改變，并符合以下線性關(guān)系： (540) ?????? ??? zp GL )1(1p 0 ??? 如圖 511所示，在塔內(nèi)距上界面 ? 的距離為 Z處取一微元高度為 dZ， ? 對此微元段作物料衡算，則有： 將 541積分得： 541 542 dZAArdy cAAGn ..).(.q , ?? ?? ??? LAAyy AAcGnLrAdyAqdZL .0. )(,0 設(shè)反應(yīng) A+BS 為擬一級反應(yīng)，由于液相呈全混流狀態(tài)，塔內(nèi)組分 B的濃度均一恒定，而液膜內(nèi)化學(xué)反應(yīng)速率與物理吸收速率之比遠(yuǎn)大于 1?？砂椿钊鬟M(jìn)行物料街算 . ? 設(shè)滴流床內(nèi)由氣相組分 A和液相組分 B進(jìn)行反應(yīng)，若不計(jì)氣膜內(nèi)的擴(kuò)散阻力，則 氣相中組分 A的物料衡算為 ： 550 設(shè) 液相的空床流速為 ,對液相作物料衡算，則有 : 551 ? 對液相組分 B作物料衡算．則 552 在定常態(tài)時，單位時間由液相主體向催化別表面?zhèn)鬟f的物質(zhì)量，應(yīng)等于單位時間在催化劑表面上反應(yīng)的量。 ? 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。 ? (4)氣、液、固三相的溫度相同 。同理，由氣膜控制時，則不宜選用 鼓泡式反應(yīng)器 。 2）在鼓泡塔中，氣體為活塞流，液體近似全混流。橫向擋板有限制 氣、固相流動 ，改變床層內(nèi)濃度和溫度分布的作用。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，粒徑的分布倩況應(yīng)大致為： 5070μm的占 50％，小于 44μm的占 25％一 30％，大于 88μm的占 5％一 20％ . (1) 操作條件在流化床放大時必然有所改變，因?yàn)榉糯蠛蟮臍?、固相接觸不如小裝置好，必須用 增加床層的高徑比來延長反應(yīng)時間，但又易引起節(jié)涌 , 對于大床層，通常應(yīng)控制床層的高徑比在 3以下。 re (536) (537) (538) rc 由式 (533)計(jì)算出 Kf值，即可求出 L＝ Lf時流化床反應(yīng)器的最終轉(zhuǎn)化率 xA。 ? 5) 當(dāng) 611時，乳相中的氣體全部轉(zhuǎn)為向下流動。 ? 屬于非均相反應(yīng)裝置，它與固定床反應(yīng)器不同之處是：固體顆粒懸浮在流體中，不斷地處于攪動狀態(tài)，其傳熱和傳質(zhì)性能都比固定床反應(yīng)器優(yōu)越。如圖所示意 : 二、固定床催化反應(yīng)器的數(shù)學(xué)模型 ? 該類反應(yīng)器具有擬均相模型和非均相模型 ? 不考慮催化劑的存在，把整個反應(yīng)過程作為均相看待。 ? 5）對于非均相反應(yīng)系統(tǒng)，放大的依據(jù)是保持大小兩系統(tǒng)的相界面相等 ，但是測定實(shí)際反應(yīng)器內(nèi)的相界面積很困難，通常是以保持 單位容積輸入的攪拌功率 相等來取代的。 ? 3）反應(yīng)器內(nèi)物料流動所產(chǎn)生的壓強(qiáng)變化與總壓相比，如能忽略不計(jì)，則放大后的平均停留時間可用
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