第六章固定床反應(yīng)器的工藝設(shè)計(jì)-文庫吧在線文庫
【正文】 由于把 l／ min的水循環(huán)通過夾套 ， 因而可得到大于 ／ (m2 S K)的水膜傳熱系數(shù)和恒定的管壁溫度 。 絕熱氣體反應(yīng)器 定義 絕熱反應(yīng)器是一種和周圍沒有熱交換的反應(yīng)器。不應(yīng)有軸向擴(kuò)散 。和其他方法相比，此法有一嚴(yán)重缺點(diǎn)，即為了容納惰性氣或過量的反應(yīng)物，需要增大反應(yīng)器的尺寸。 每一反應(yīng)物或產(chǎn)物的克分子數(shù)是： 甲苯： Fyo(1x) 苯： Fyox 氫： Fyo(5x)+ 甲烷： Fyo(5/9+x) + 總克分子數(shù)： Fyo(1+5+5／ 9)+急冷量 ， 或 + 急冷量 每一組分的克分子分?jǐn)?shù)為： 甲苯： y1＝ Fyo(1x)／ (+ 急冷量 )＝ yA 苯： y2＝ Fyox／ (。 在必要時 ， 要選用適當(dāng)?shù)闹С邪彘_孔率以使壓降減到最小 。惰性球也造成足夠的壓降以保證催化劑床層的出口處流體的良好分布。 側(cè)面卸科通?？恐亓α鲃硬荒芡耆冻?， 還必須用人工的辦法 。 這可阻止達(dá)兩層之間的混合并作為擋住污垢的最后屏障 。A氣體入口， B 氣體出口， C冷激氣入口， D氣體旁路分布器， E 溫度計(jì)套管， F催化劑卸出口。 即使采取這種預(yù)防措施 ， 一些易碎的催化劑還是要被壓碎成粉末 。雖然這樣的做法很快 ， 還是避免周圍環(huán)境中的有害粉塵 ， 但磨損率可能高些 。 當(dāng)需要時 , 還應(yīng)當(dāng)提供再生空氣的特殊設(shè)備以及蒸汽或其它必需的特殊氣體 。 設(shè)計(jì)思路： (1) 根據(jù)反應(yīng)氣體混合物的初始組成 ， 催化劑動力學(xué)參數(shù) ，作過程的平衡曲線與最佳溫度曲線 。 T = To + Λ（ XAXAO） （ 647） 其中， Λ= NTOyAO（ △ HR） /NT2CP (5)由 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。 （ 3）根據(jù)式（ 643） X=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。 c. 再由 X=XAirAi rAi+1=1 1X=XAir A i∫1（ ）T od X A = 0X AX A 2X A 1T = 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。對于絕熱層，應(yīng)按絕熱層床層截面積來計(jì)算 Wo，以 Woh表示，再計(jì)入活性校正系數(shù) COR及表征催化劑使用時間對宏觀反應(yīng)速率影響的壽命因子 TF，最后可得絕熱層中氨摩爾分率隨床高 l變化的表達(dá)式，式（ 652）變化為： (2)熱量衡算 提 升 管外 筒內(nèi) 筒T boQ L ossdlT b yN H 3yio Tbo（設(shè)定）、 yio已知時，聯(lián)立式（ 654）與式（ 656）可計(jì)算組成 yi、床層溫度 Tb隨床層高度的變化。否則，重新設(shè)定 Tao重復(fù)冷卻段的計(jì)算。 有一點(diǎn)必須強(qiáng)調(diào)，催化反應(yīng)床中的熱點(diǎn)溫度必須小于催化劑的最高耐熱溫度。 2． 內(nèi)冷自熱式三套管氨合成反應(yīng)器優(yōu)化設(shè)計(jì) 對現(xiàn)有反應(yīng)器 ， 可進(jìn)行如下的反應(yīng)器優(yōu)化設(shè)計(jì)改進(jìn)工作 。 （ 2）冷卻段計(jì)算 絕熱段結(jié)束時的組成 yi與溫度 Tb作為冷卻段的初始條件；冷卻段高度為 l2；設(shè)定一個離開換熱器進(jìn)入三套管的氣體溫度 Tao。 c. 再由 r A i∫1（ ）T od X A = 0X AX A 2X A 1T = 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。 （ 5） 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 TO1重復(fù) （ 2） （ 5） 步 ， 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 。 3． 催化劑有最高耐熱溫度 Tmax限制 設(shè)計(jì)思路： （ 1） 反應(yīng)氣體混合物的初始組成 ， 催化劑動力學(xué)參數(shù) ， 作過程的平衡曲線與最佳溫度曲線 。 (5) 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 TO1重復(fù) （ 2） （ 5） 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 (6) 檢查計(jì)算結(jié)果與平衡線及最佳溫度線的關(guān)系 。 圖 613 為均勻流量分布設(shè)計(jì)的淺床層的反應(yīng)器 多段間接換熱式催化反應(yīng)器優(yōu)化設(shè)計(jì) 確定了多段間接換熱式催化反應(yīng)器的段數(shù)、進(jìn)口氣體組成、最終轉(zhuǎn)化率、生產(chǎn)能力等。 ? 當(dāng)必須用非常淺的床層時 ， 可規(guī)定采用徑向流動的反應(yīng)器以改進(jìn)流動的分布 。 卸料 ? 卸空 可將催化劑卸到料斗或卡車上 。 裝料管 把織物制的裝料管或可移動的管子聯(lián)在裝料斗上 。在床層之間的空間可以設(shè)計(jì)安裝熱交換器管束或?qū)⒄魵馐占拖蛲獠繜峤粨Q器然后再分布到下一個床層，或在床層之間設(shè)計(jì)成直接接觸急冷 (圖 610和圖611)，也可以在床層內(nèi)引入急冷，如圖 612所示。 這一層有助于分布物料的流動 ， 能防止床層污染 ， 如突然涌進(jìn)一股像水那樣的不希望有的東西 ， 并有助于截住帶入的污垢 ， 由于床層空隙率較低 ， 這種污垢會嚴(yán)重堵塞催化劑床層 。 大直徑床層裝有多個并列的出口或一個開有多排孔的內(nèi)部集合管 。 孔板下面必須有適當(dāng)支承包括大跨度用的中間支承 。電算結(jié)果如表 61所示： 1. 床層的支承 絕熱反應(yīng)器的單個催化劑床層可以由以下兩種方法中的任一方法來支承 —柵板 (圖 68)或一層放在床層底部的惰性氧化鋁或陶瓷球 (圖 69)。 ? 如果沒有一個方法能妥善地解決放出的熱量問題 ， 則必須考慮氣體反應(yīng)在下列反應(yīng)器中的一種內(nèi)進(jìn)行： ? 流化床反應(yīng)器； ? 帶有一種惰性液體的氣 液相反應(yīng)器 ? 非恒溫非絕熱固定床氣體反應(yīng)器 絕熱固定床氣體反應(yīng)器設(shè)計(jì)實(shí)例： 甲苯加氫脫烷基反應(yīng)器的設(shè)計(jì) 反應(yīng)速率方程為： rv = dCA/dθ = = Aexp(E/RGT) 式中 , CA——甲苯濃度 ， kmo1／ m3；
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