第六章固定床反應(yīng)器的工藝設(shè)計(存儲版)
【正文】 設(shè)多個出口或出口集合管 。這些反應(yīng)主要或完全受傳質(zhì)限制，絲網(wǎng)填料的設(shè)計是以中間實驗和工廠的經(jīng)驗為基礎(chǔ)。 X=XAirAi rAi+1=1 1X=XAi(4) 重復 （ 2） 步求出第二段出口溫度與出口轉(zhuǎn)化率 T2，XA2， 及重復 （ 3） 步可求出第三段的入口溫度 To3。 T = To + Λ（ XA2XA1） （ 647） 其中 ， Λ= NTOyAO（ △ HR） /NTCP 求解出第二段出口轉(zhuǎn)化率與出口溫度 XA2， T2。 并用式 （ 647） 或式 （ 647） 結(jié)合式 （ 648） 計算出口轉(zhuǎn)化率 XAi。 T1= 510℃ , yNH3,1= , VR1 = m3 ∫VF A O = X A 0 1r A d X AX A 1X=XAirAi rAi+1=1 1X=XAi 即 ， 第一段出口速率等于第二段入口速率 ， 可求出第二段入口溫度 TO2=368℃ 。 聯(lián)立方程（ 654）與（ 656）計算離開絕熱段的物料組成 yi與溫度 Tb。 （ 4） Tao確定后換熱器的設(shè)計成為一個新的問題。將平衡線、最佳溫度線、操作線以圖示的形式描繪出，可給出直關(guān)的判斷。 （ 3）有復線進料的情況 以上兩步計算中，認為絕熱層進口物料量等于三套管環(huán)隙物料量。 冷卻段 (1) 物料衡算 冷卻段的溫度分布與流體流向如圖 617所示 提 升 管外 筒內(nèi) 筒Tb oQL o s syi o絕 熱 段冷 卻 段T a oTbT sDT ODRT aNTd lyi圖 617 冷卻段的溫度分布與流體流向（三套管合成氨反應(yīng)器） （ 2） 熱量衡算 冷卻層催化劑床層的熱量衡算： 環(huán)隙熱損失設(shè)為 ℃ /m，上式變?yōu)椋? 三套管與床層的熱量衡算： 式（ 657）、（ 658）、（ 659）聯(lián)立用 RungeKutta法解微分方程可求出 yi、 Ta、 Tb沿床層 l的變化。 T2= ℃ , yNH3,2= , VR2 = m3 （ 2）受催化劑溫度限制的影響時， T1計算值超過了催化劑耐熱溫度 Tmax, T1=Tmax = 510℃ ,并由式（ 647）算出 XA1。 （ 4） 重復 （ 2） 步求出第二段出口溫度與出口轉(zhuǎn)化率 T2， XA2，及重復 （ 3） 步可求出第三段的入口溫度 To3。 （ 6）根據(jù)：式（ 646） 和絕熱溫升線（ 647） X=XAirAi rAi+1=1 1X=XAir A i∫1（ ）T od X A = 0X AX A 2X A 1 （ 7） 重復 （ 5） 、 （ 6） 步算出最后一段的 XAn， 檢查算出的最后一段的的出口轉(zhuǎn)化率與生產(chǎn)任務(wù)是否一致 ， 若不一致 ， 重新設(shè)定 XA1重復 （ 3） （ 6） 步 ， 直至直至算出最后一段的的出口轉(zhuǎn)化率與生產(chǎn)任務(wù)一致 。 a． 平衡曲線： 根據(jù) r = 0， 可得 XA， eq = f（ Teq） b．最佳溫度曲線：根據(jù) ?r/?T = 0， 可得 XA = f（ Topt） (2) 假定第一段入口溫度為 To1， X A or A i∫1（ ）T od X A = 0X AX A 1T = To + Λ（ XAXAO） 其中 ， Λ= NTOyAO（ △ HR） /NTCP 求解出第一段出口轉(zhuǎn)化率與出口溫度 XA1， T1。 7. 淺床層 某些反應(yīng)反應(yīng)很快，需要催化劑的量非常少，無法進行傳熱。 ? 有可能把床層中那部分已經(jīng)失活和部分堵塞的催化劑卸出。 在這種情況下 ， 便應(yīng)在反應(yīng)器頂上引導裝料管移動 。 3．裝料和卸料的設(shè)備和程序 氣力裝料 用空氣將催化劑罐加壓 ， 催化劑則通過能夠沿著反應(yīng)器橫斷面以一定方式移動的大軟管借氣力輸送出去 。 如果帶入的污垢估計較多的話 ， 那么在惰性球頂部放上大面積的篩網(wǎng) ， 效果會更好些 。 在很高溫度下操作的反應(yīng)器內(nèi)也許不能采用金屬制的出口集合管 。出口管道可以伸送設(shè)備中去，并在管上開很多孔，包上篩網(wǎng)也可以用特制的集合管 (圖 69)。 把比催化劑丸片大一兩號的約 4—6英寸的氧化鋁或陶瓷球 、 丸片或顆粒放在支承的柵板上 。 十急冷量 ) 氫： y3＝ (Fyo(5一 x)+ )／ (+急冷量 )=yB 甲烷： y4=(Fyo(5／ 9+x)+ )／ (+急冷量 ) 濃度項可寫成： C = N/V = Np/(NRG*T) = p/(RG*T) 因為 : p = Py 所以： C = yP/(RG*T) CA = PFyo(1x)／ (RG*T(+ 急冷量 )) CB = P(Fyo(5x)+ )／ (RG*T (+急冷量 )) 若把這些 CA和 CB項代入式 (632)，則： rv = dCA/dθ = = Aexp(E/RGT) (P／ (RG*T(+ 急冷量 ))) Fyo(1x) (Fyo(5x)+ ) 將上式與 （ 68） 合并： dx/dz = AcAexp(E/RGT)(P/RG*T(+急冷量 ))(1x) (Fyo(5x)+量 ) 現(xiàn)在計算每一床層 (除最后床層外 )末端處的急冷量 : 急冷量 = ∑miCpi(TTo)/(Cpi急冷 ()) Cpi 急冷 = + = kJ/Kmol K 利用 Ergun方程計算壓降 : 在 Ergun方程中 ， G為質(zhì)量流率 ． 其單位為 kg／ (s m2) 以空塔為基礎(chǔ)的空塔流速 um的方程為 : 若催化劑的形狀是直徑和高度相等的圓柱體，令 rp＝顆粒半徑，則， 若給定 2rp＝ 3mm，則 dp＝ m。 第四個方法派生出來的一個方法是 加入一種惰性液體，它在反應(yīng)器的通常壓力下，其沸點接近反應(yīng)溫度，反應(yīng)放出的熱使惰性液體蒸發(fā) ，這樣，其所吸收的大量熱量就滿足了潛熱的需要。 ? 不應(yīng)有徑向擴散 。 因此，如果放熱反應(yīng)是在絕熱固定床反應(yīng)器中進行，則氣流的溫度將沿著入口到出口的方向增加。在此反應(yīng)器內(nèi) ， 9—79℃ 范圍內(nèi)的各種恒定溫度下進行的許多試驗證明 ， 對氫氣來說 ， 式 (69)表示的反應(yīng)是一級的 。
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