化工過程開發(fā)與設(shè)計第8章化工過程放大(存儲版)
【正文】 + 4 5 + 6 7 + 8 9 + 10 11 12 + 化工過程開發(fā)與設(shè)計 數(shù)學(xué)模型方法 續(xù)上表 試驗號 S t 102/ S r G1 /kgh 1 R (NH3/ H3PO4) c2/ gs1) U2 /(m ? ?? kAA2r kc?化工過程開發(fā)與設(shè)計 幾種工業(yè)常用反應(yīng)器的設(shè)計 （ 1）間歇釜，設(shè)每批操作的輔助時間為 ； （ 2）連續(xù)釜。h 1 80 120 160 200 240 化工過程開發(fā)與設(shè)計 中試設(shè)計中的危險識別與控制 表 816 中試與工業(yè)裝置對比 指標(biāo) 中試裝置 工業(yè)裝置 原料 苯、丙烯、丙烷 苯、丙烯 異丙苯產(chǎn)量 500t/a 67kt/a 溫度 /℃ 160～ 175 159~167 壓力 /MPa ~ 苯烯比 6 6~ 液相質(zhì)量空速 / h1 2~4 循環(huán)比 2~4 ~ 丙烯轉(zhuǎn)化率 / % 100 100 異丙苯純度 / % — 異丙苯溴值 — 10 化工過程開發(fā)與設(shè)計 中試設(shè)計中的危險識別與控制 續(xù)上表 指標(biāo) 中試裝置 工業(yè)裝置 原料 苯、丙烯、丙烷 苯、丙烯 異丙苯選擇性 /% 95 異丙苯收率 /% — 正丙苯質(zhì)量分?jǐn)?shù) /% 0 重組分質(zhì)量分?jǐn)?shù) /% 0 每噸異丙苯消耗 苯 /kg 丙烯 /kg 化工過程開發(fā)與設(shè)計 反應(yīng)器的設(shè)計 1 2 鑄造車間的平、剖面圖 幾種工業(yè)常用反應(yīng)器的設(shè)計 化工過程開發(fā)與設(shè)計 工業(yè)反應(yīng)器的類型和選擇原則 1．化學(xué)反應(yīng)器的分類 表 8– 17 反應(yīng)器的分類 相 態(tài) 流 型 操作方法 形 狀 傳 熱 均 相 非均相 平推流 全混流 非理想流 間歇式 半連續(xù)式 連續(xù)式 管式 塔式 釜式 絕熱 換熱 等溫 氣相 液相 氣 — 液相 氣 — 固相 氣 — 液 — 固相 液 — 液相 液 — 固相 化工過程開發(fā)與設(shè)計 工業(yè)反應(yīng)器的類型和選擇原則 表 8– 18 反應(yīng)器的形式與特性 形式 適用的 反應(yīng)類型 混和特性 溫度控制性能 其他特性 應(yīng)用舉例 管式 氣相，液相，氣液相 返混很小 比傳熱面大，易 控制溫度 管內(nèi)可加構(gòu)件 ,如靜態(tài)混和器 烴熱裂解制乙烯，石油樹脂，高壓裂乙烯 空塔或攪拌塔 液相、液液相 返混程度與高徑比有關(guān) 軸向溫差較大 結(jié)構(gòu)簡單 尿素合成，苯乙烯本體聚合 攪拌釜 液相，液液相，液固相 物料混和均勻 溫度均勻，容易 控制 可間歇操作或連續(xù)操作 苯硝化，丙烯聚合， 氯乙烯聚合 通氣攪拌釜 氣液相 返混大 溫度均勻，容易控制 氣液界面和持液量均較大攪拌器密封結(jié)構(gòu)復(fù)雜 微生物發(fā)酵 絕熱固定床 氣固相，液固體 返混小 床層內(nèi)不能控制溫度 結(jié)構(gòu)簡單，投資和操作費(fèi)用低 苯烴化制乙苯 ,丁烯氧化脫氫 列管式固定床 氣固相，液固相 返混小 傳熱面大，易控制溫度 投資和操作費(fèi)用介于絕熱固定床和流化床之間 乙苯脫氫，乙烯制醋酸乙烯 流化床 氣固相， 液固相 返混較大，不適于高轉(zhuǎn)化率或有串聯(lián)副反應(yīng)的系統(tǒng) 傳熱好，溫度容易控制 顆粒輸送方便 ,但能耗大，適用于催化劑失活快的反應(yīng)，操作費(fèi)用大 丙烯氨氧化制丙烯腈，催化裂化 化工過程開發(fā)與設(shè)計 工業(yè)反應(yīng)器的類型和選擇原則 續(xù)上表 形式 適用的 反應(yīng)類型 混和特性 溫度控制性能 其他特性 應(yīng)用舉例 移動床 氣固相， 液固相 固體返混小 床內(nèi)溫差大，溫 度調(diào)節(jié)困難 顆粒輸送方便 ,但能耗大，適用于催化劑失活快的反應(yīng)，操作費(fèi)用大，允許的氣（液）固比范圍大 石腦油連續(xù)重整，煤氣化 板式塔 氣液相 返混小 如需傳熱，可在 板間加換熱管 氣液界面大，持液量較大 異丙苯氧化 填料塔 氣液相 返混小 床層內(nèi)不能控制 溫度 氣液界面大，持液量較大 CO2脫除，合成氣 CO脫除 鼓泡塔 氣液相，氣液固相 氣液返混小， 液相返混大 如需傳熱 ,可設(shè)置換熱管，溫度容易控制 氣相壓降較大 ,氣液界面小，持液量大 乙醛氧化制醋酸，丙烯氯醇化 噴射反應(yīng)器 氣相，液相 返混較大 流體混和好，直接傳熱速度快 操作條件限制嚴(yán)格，缺乏調(diào)節(jié)手段 氯化氫合成，丁二烯氯化 噴霧塔 氣液相 氣相返混小 無傳熱面，床層內(nèi)不能控制溫度 結(jié)構(gòu)簡單，氣液界面大， 持液量小 高級醇連續(xù)磺化 涓流床 氣液固相 返混較小 不能用傳熱方法 調(diào)節(jié)溫度 氣液均布要求高 碳三炔烴加氫 ,丁炔二醇加氫 漿態(tài)反應(yīng)器 氣液固相 返混大 如需傳熱，可設(shè)置換熱管，溫度容易控制 催化劑細(xì)粉回收分離困難 乙烯溶劑聚合 化工過程開發(fā)與設(shè)計 工業(yè)反應(yīng)器的類型和選擇原則 2．化學(xué)反應(yīng)器的工藝特點(diǎn) （ 1）固定床反應(yīng)器 （ 2）流化床反應(yīng)器 （ 3）攪拌釜式反應(yīng)器 （ 4）氣液相反應(yīng) 化工過程開發(fā)與設(shè)計 工業(yè)反應(yīng)器的類型和選擇原則 3．反應(yīng)器的選型原則 （ 1）氣固相反應(yīng)器 （ 2）氣液相反應(yīng)器 表 8– 19 反應(yīng)相態(tài)和反應(yīng)器形式 氣相 液相 氣固催化 氣固 氣液 氣液固 液液 液固 固固 固定床 ○ △ ○ ○ △ ○ 移動床 △ ○ △ △ 流化床 ○ ○ △ 攪拌釜 ○ ○ ○ ○ ○ 鼓泡塔 ○ ○ 管式 加熱爐 ○ △ △ △ 氣液兩相流 ○ △ 火焰反應(yīng)器 ○ △ 板式塔 ○ △ 轉(zhuǎn)窯 ○ 化工過程開發(fā)與設(shè)計 幾種工業(yè)常用反應(yīng)器的設(shè)計 1．?dāng)嚢韪磻?yīng)器 （ 1）攪拌釜反應(yīng)器的設(shè)計內(nèi)容 （ 2）攪拌釜反應(yīng)器體積的計算 （ 8– 2） （ 8– 3） （ 8– 4）
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