第六章固定床反應(yīng)器的工藝設(shè)計-文庫吧資料
2025-01-26 01:34本頁面
【正文】 5）用圖示的形式表示 當(dāng) xA軸上方的陰影由積與下方的陰影面積相等時，即為符合式(645)的 xAi值。多段間接換熱式絕熱催化反應(yīng)器的設(shè)計是一個確定各段始末溫度、轉(zhuǎn)化率的最佳分布問題，最終結(jié)果是使催化劑的的總用量最少。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)。 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。 6. 開工設(shè)備 絕熱反應(yīng)器開工設(shè)備可包括提供熱氣體加熱床層的惰性氣體加熱器或蒸汽過熱器 。 5．熱電偶的位置 ?熱電偶應(yīng)裝在沿床層的軸線位置上以便能夠監(jiān)測反應(yīng)溫度梯度和這些梯度隨時間改變的情況。 4．物料流動的分布 ? 在大直徑床層中 ， 為防止流動截面突然收縮 ， 必須裝設(shè)多個出口或出口集合管 。 ? 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。 ? 真空卸料 當(dāng)難以卸空或無法進行時 ， 可用真空卸料法 。 不流動的那部分則必須用人工來清除 。 許多催化劑吸氧性很強而且以驚人的速度耗盡容器中的氧 。 在這種情況下 ， 便應(yīng)在反應(yīng)器頂上引導(dǎo)裝料管移動 。 在這個程序里與其它必須有一個人在催化劑床層上工作的程序一樣 ， 必須要有措施來分布這個人的重量 ， 如在床層上放一塊跳板或穿上雪鞋 。 管內(nèi)裝滿催化劑不使催化劑自由落下 ， 這時有一個人站在反應(yīng)器里面 ，牽引裝料管作圓周運動使催化劑平均分布 。 吊運 可以把催化劑桶提升到反應(yīng)器內(nèi)，然后卸出將催化劑裝入反應(yīng)器。 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 。催化劑裝在單一環(huán)狀床內(nèi)。圖示的三種反應(yīng)器都有一個內(nèi)冷卻的外殼以減少反應(yīng)器的厚度。石英石已經(jīng)被當(dāng)作廉價的代用品，而且在反應(yīng)不受其中雜質(zhì)影響的反應(yīng)器中是完全合用的 2．多床層反應(yīng)器 在有中間冷卻或加熱的單個反應(yīng)器殼體中多床層可以擱在支承板上 (圖 610和圖 611)，不然也可以采用有內(nèi)部分布器的連續(xù)床層。 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 。 有時 ， 在催化劑和惰性球之間放進一個浮動的篩網(wǎng) 。 惰性圓球或丸粒會有助于防止催化劑突然溫度升高 ， 它可吸收因操作失誤而發(fā)生的反應(yīng)物或是再生流體的劇烈溫度變動 。 比催化劑大幾倍的惰性圓球或丸粒也要放在催化劑床層的頂部 。 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 。 沒有支承板 ，卸料也較簡單 ， 因為有支承板 ， 催化劑就必須從四面卸出或者用吊斗或真空卸料機吸出 。 近年來已經(jīng)引用大小均勻的廉價不適性陶瓷丸粒 。用來填充這個基本上無效的空間，惰性球也要比催化劑便宜得多。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)。較大的球或圓柱體在床層中先填裝 6英寸以內(nèi)，然后再裝較小的球或圓柱體以限定催化劑床層位置。 代替支承板，反應(yīng)器的底部可以填充惰性球、圓柱體或小顆粒，直到床層催化劑開始的高度 (圖 69)。 交承板的材質(zhì)要能防腐蝕 ，根據(jù)用途也可以用炭鋼 、 合金鋼 、 鑄鋼或燒制陶瓷 。 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 。開槽或鉆孔的板和標(biāo)準(zhǔn)的焊接格柵都可以用 。 圖 68 有連續(xù)槽孔和整體支撐梁的支撐柵格 圖 69 典型惰性填料支撐的單一床層絕熱反應(yīng)器 為防止入口氣體吹動催化劑顆粒 , 在支撐層頂部的 惰性填料顆粒 ,對高流速氣體來說至少應(yīng)為 1英寸 。 假定內(nèi)徑為 2m dT/dz = (dx/dz) Fyo(?H)/(∑miCpi) dx/dz = AcAexp(/RGT)(P/RG*T(+急冷量))(1x) (Fyo(5x)+ ) 聯(lián)立解微分方程可求出完成一定生產(chǎn)任務(wù)的反應(yīng)器高度 z。 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。根據(jù)芳烴加氫的一般經(jīng)驗，氫與芳烴之比可假定為 . 氫： Cp= 甲烷： Cp= 苯： Cp= 甲苯： Cp＝ 進入加氫脫烷基裝置的混合氫氣物流的純度為 90％，其余的為甲烷。 A—頻率因子； E—活化能 148114kJ／ kmo1； ?H— 49974kJ／ kmo1轉(zhuǎn)化的甲苯； θ—停留時間， s。此方法的缺點是需要的反應(yīng)器大而貴。 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。 ? 方法 4 第四個方法是在反應(yīng)器進料中加入一種惰性氣或
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