化學(xué)反應(yīng)工程課程設(shè)計(jì)-乙苯脫氫氧化法合成苯乙烯固定床反應(yīng)器的設(shè)計(jì)-資料下載頁
2025-07-15 20:00本頁面
【導(dǎo)讀】相反應(yīng)過程的一種反應(yīng)器。固體物通常呈顆粒狀，床層靜止不動(dòng)，流體通過床層進(jìn)行反。它與流化床反應(yīng)器及移動(dòng)床反應(yīng)器的區(qū)別在于固體顆粒處于靜止?fàn)顟B(tài)。任選一工業(yè)可實(shí)施的氣固相催化反應(yīng)，對(duì)反應(yīng)器進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)和初步結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。器角度論述）等等。催化劑、反應(yīng)方程式、動(dòng)力學(xué)方程等。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和工作參數(shù)、反應(yīng)器進(jìn)出物料組成、基本物性數(shù)據(jù)等。反應(yīng)器的數(shù)學(xué)模型選取及計(jì)算。對(duì)以上設(shè)計(jì)內(nèi)容匯總，按正規(guī)格式編寫《設(shè)計(jì)說明書》。，并提交設(shè)計(jì)說明書打印版。
【正文】 (rA)=[121590*exp(11000/T)]*（ 21+ XE） *[（ 1 XE） ()( XE2/（ 21+ XE） ]（ 1） 由上可得， dl=（ 21+ XE） /420xx00*e11000/T*[（ 1 XE） ()( XE2/（ 21+ XE） ]1dxE （ 2） 設(shè) 計(jì) 說 明 書 第 8 頁 共 14 頁 假設(shè)， (21+n△ xE)/420xx000 e11000/T*[1 n△ xE() (n△ xE)2/(21+n△ xE)]1=Bn 由式（ 1）的差分形式得： Tn Tn1=138△ XE 由式（ 2）的差分形式得 ： lnln1=(Bn+Bn1)/2* △ XE 取△ XE=，逐步計(jì)算各計(jì)算區(qū)間 。 所得結(jié)果 附于下表： 計(jì)算結(jié)果匯總表 轉(zhuǎn)化 率 溫度 T/K 催化劑床層高度 l/m 絕熱 絕熱 0 900 886 873 859 845 831 817 因此，需該種反應(yīng)器 。 熱量計(jì)算 查資料 ， 取乙苯的進(jìn)料帶入熱量 Q1=216*831=196116kJ/kg 反應(yīng)后帶出熱量 Q2=118*422+118*1025=170746 kJ/kg 反應(yīng)放熱 Q=1000*118*=1139000 kJ/kg 所以，換熱量 Qc=196116+1139000170746=1164370 kJ/kg 設(shè) 計(jì) 說 明 書 第 9 頁 共 14 頁 5 初步結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 假設(shè)換熱器冷卻水進(jìn)口溫度 20℃，出口溫度 40℃。 換熱管數(shù)據(jù)為 φ =27mm管長 ，管長 6m，催化劑填充高度 。 查資料得： 物料有效導(dǎo)熱率 λ =（ m h℃） 粘度 μ = kg/（ m s） 密度 ρ =801kg/ m3[9] 反應(yīng)器管數(shù) n=245/(*π /4***)=4665 根 床 層換熱面積 因轉(zhuǎn)化率一般，可取 平均傳熱溫差 △ tm=（ 90020+90040） /2=870℃ 流體質(zhì)量流率 G=9000000/(300*24***π /4*1459)=2255 kg/( m2 h) 查資料得總傳熱系數(shù) Kq=1000kJ/（ ( m2 h℃ ) 因此，理論計(jì)算傳熱面積為 A=1164370/1000/870= m2 實(shí)際 傳熱面積 A 實(shí) =π dlN=***4665=1836 m2 床層壓降 取床層空隙率 ε = 則 Re=ds*G/（ μ *（ 1ε ）） =318000 所以屬于湍流流動(dòng)。 △ p=（ ρ *d） [（ 1ε ） /ε 3]L=4590000Pa 設(shè) 計(jì) 說 明 書 第 10 頁 共 14 頁 6 問題 討論 溫度對(duì)反應(yīng)有什么影響嗎？ 答： 由反應(yīng)原理可知，苯烷基化是放熱反應(yīng)。 從熱力學(xué)方面分析，在較低溫度下有較好的平衡收率，隨著溫度的升高，乙苯的收率反而下降。同時(shí)，在非均相烷基化過程中，溫度過高，不利于乙烯的吸收，催化配合物容易樹脂 化而遭破壞。 超過 393K，絡(luò)合物明顯樹脂化。 從動(dòng)力學(xué)方面分析，反應(yīng)溫度低，反應(yīng)速度低，對(duì)反應(yīng)進(jìn)行不利。 適宜的溫度隨所用催化劑不同而不同。 [10] 為什么選擇絕熱式固定床反應(yīng)器？ 答： 絕熱式固定床反應(yīng)器有單段與多段之分。絕熱式反應(yīng)器由于與外界無熱交換以及不計(jì)熱損失，對(duì)于放熱反應(yīng)，依靠本身放出的反應(yīng)熱而使反應(yīng)氣體溫度逐步升高；催化反應(yīng)器入口氣體溫度要高于催化劑的起始活性溫度，而出口氣體溫度要低于催化劑的耐熱溫度 。由于 乙苯還原反應(yīng) 是 等摩爾的放熱反應(yīng)，絕熱溫升較小，溫度對(duì)產(chǎn)物影響不是特別大，因此本反應(yīng)選擇單段絕熱 固定床催化反應(yīng)器。 [11] 設(shè) 計(jì) 說 明 書 第 11 頁 共 14 頁 參考文獻(xiàn) 1 徐志剛 , 錢志毅 .,俞豐 . 化學(xué)世界 , 20xx, 149 2 王玉慶 ,. 乙苯 /苯乙烯的技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展 [J]. 石油化工 ,20xx,06:479485. 3 翁劍峰 . 乙苯脫氫制苯乙烯過程建模與優(yōu)化 [D].華東理工大學(xué) ,20xx. 4 崔曉明 , 李明 . 苯乙烯國內(nèi)外生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)展 [J]. 中國石油和化工 ,20xx,09:4044 5 王承學(xué) , 胡永琪 , 郭鍇 . 化學(xué)反應(yīng)工程 , 第一版 , 北京 , 化學(xué)工業(yè)出版社 , 20xx, 125131 6 李明 ,李斌 . 國內(nèi)外苯乙烯生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)展 [J]. 化工文摘 ,20xx,04:4447. 7 徐志剛 ,錢志毅 ,俞豐 ,陳建春 ,李瑞江 ,朱子彬 ,朱中南 . 乙苯脫氫制苯乙烯反應(yīng)器的技術(shù)進(jìn)展 [J]. 化學(xué)世界 ,20xx,01:4952+48. 8 王俊琪 ,姜寧 ,田鳳 . 國內(nèi)外乙苯脫氫催化劑供需分析 [J]. 石油化工技術(shù)與經(jīng)濟(jì) ,20xx,04:2024. 9 陳敏恒 , 叢德滋 .,方圖南 , 等 . 化工原理上 , 第三版 , 北京 , 化學(xué)工業(yè)出版社 20xx, 149 10 邱寶軍 ,李紅娟 . 乙苯催化脫氫制苯 乙烯技術(shù)研究進(jìn)展 [J]. 遼寧化工 ,20xx,12:861865. 11 魏狄 ,許崢 ,張繼炎 . 乙苯脫氫制苯乙烯催化劑及工藝進(jìn)展 [J]. 石油化工 ,1995,03:215220.
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