化工反應(yīng)器設(shè)計及類型介紹(編輯修改稿)
2025-01-19 05:18 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 。 ? 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。 167。 ? 特點：催化劑床層的床徑較小，床層內(nèi)物料的流動速度較高，可視為“ 擬活塞流反應(yīng)器 ” 一、固定床反應(yīng)器放大應(yīng)考慮的問題 當反應(yīng)器放大后，由于反應(yīng)產(chǎn)生的熱效應(yīng)十分明顯，此時對于吸熱反應(yīng)，應(yīng)考慮 如何供熱 ；對于放熱反應(yīng)，則應(yīng)考慮如何 去熱 。且應(yīng)盡可能減小床層內(nèi)的溫度梯度，力求 溫度均勻 。 在此最佳操作溫度范圍內(nèi)，催化劑的活性和催化劑對催化反應(yīng)的 選擇性應(yīng)處于最佳狀態(tài) 。 ? ? (1) 床層的直徑，催化劑的 填充高度和填充的均勻性 都會影響反應(yīng)器內(nèi)物料流動的 停留時間分布 、 濃度分布 和 溫度分布等 。 ? (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。因此有了列管式和多層式等多種結(jié)構(gòu)形式。如圖所示意 : 二、固定床催化反應(yīng)器的數(shù)學模型 ? 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。 ? 充分考慮物料 主體與催化劑表面 的差別，對流體主體和催化劑分別列出物料衡算方程。由于非均相模型較復(fù)雜，大多數(shù)研究與設(shè)計多采用擬均相一維模型。 即以 軸向活塞流 為基礎(chǔ)建立的數(shù)學模型。 假定 : 在反應(yīng)器的 徑向無濃度梯度和溫度梯度 ，而沿軸向出現(xiàn)的濃度變化和溫度變化則是由物料的 總體流動和化學反應(yīng) 所引起的。 2 ? 定常態(tài)條件下，固定床中進行絕熱催化反應(yīng)，其 物料衡算式、熱量衡算式和動量衡算 式如下 : ? 其中 :ε為催化劑床層空隙率 , 為摩擦系數(shù) ,量綱為 1. `f 521 522 523 ? 式中 : 為修正的雷諾數(shù) ,代入 523得 : ? 上述數(shù)學模型為固定床反應(yīng)器的設(shè)計方程。在設(shè)計時數(shù)學模型的運算并不困難，如果用機算機，則更為方便，可以求出不同工藝條件和不同工藝要求時的催化劑床層高度和床層體積。 )1)()((32 ????eMsRLdup???524 167。 ? 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。 ? 模型假定： ? 1）在床層內(nèi)存在 氣泡相、氣泡暈相和乳化 相。在這三相間的物質(zhì)傳遞和反應(yīng)過程是串聯(lián)的。 ? 2）床層內(nèi)氣泡的大小均勻且均勻分布于床層中。上升氣泡的有效直徑可用 當量直徑 表示。 ? 3）乳相中的氣體處于臨界流態(tài)化速度下運動，而超過臨界流態(tài)化速度的所有氣體則呈 氣泡形 式通過床層。 關(guān)于流化床的數(shù)學模型已有兩相模型、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 。 一、流化床反應(yīng)器的數(shù)學模型 ? 4）當操作氣速 ( 臨界流態(tài)化氣速 )時，床層內(nèi)的鼓泡條件即可滿足。 ? 5) 當 611時，乳相中的氣體全部轉(zhuǎn)為向下流動。 fmuu ,2?fmu , fmuu ,/ 氣泡中的氣體量遠大于乳化相中 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。 根據(jù)假定，可作出如圖 59所示的 鼓泡床模型示意圖，并列出物料衡算 式如下： 526 ? 式中： cb， c c， c e分別為反應(yīng)物在氣泡、氣泡暈和乳化相中的濃度； ? (Kb,c)b， (Kc,e)b分別為以單位氣泡體積為基準的氣泡與氣泡暈：氣泡暈與乳化相之間在單位時間內(nèi)交換的氣體體積，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的反應(yīng)速率常數(shù)； ? (K 總 )b為以氣泡體積為基準的總括反應(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，及值按下式計算： 530 ? 安裝了斜片擋板或擋網(wǎng)
環(huán)評公示相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1