設(shè)備第九章固定床反應(yīng)器-文庫吧資料
2025-02-23 06:58本頁面
【正文】 3)～ (5)屬表面反應(yīng)過程 。 所以顆粒不能太細(xì) ， 而且最好都能做成圓球狀 ， 氣流速度也應(yīng)適可而止 。 影響最大的是 床層空隙率和流體流速 。 一般固定床中的壓降不宜超過床內(nèi)壓力的 15％ 。 ? 將空管中流體流動的壓力降計算公式修正后用于固定床 。 ? 流體流過固定床時所產(chǎn)生的壓力損失 *： ? 一方面是由于顆粒的 粘滯曳力 ， 即流體與顆粒表面間的 摩擦 ；另一方面是由于流體流動過程中孔道截面積 突然擴(kuò)大和收縮 ，以及流體對顆粒的 撞擊 及 流體的再分布 而產(chǎn)生 。 ? 徑向流速分布： 從床層中心處算起 ， 隨著徑向位置的增大 ，流速增加 ， 在離器壁的距離等于 1～ 2倍顆粒直徑處 ， 流速最大 ， 然后隨徑向位置的增大而降低 ， 至壁面處為零 。 ? 改進(jìn)措施 *： 在裝填催化劑時應(yīng)盡量 裝填均勻 ， 并采取措施 消除氣流的初始動能和均勻?qū)?。 33 ? 氣流分布不均產(chǎn)生的原因： 在氣固相固定床催化反應(yīng)器中 ， 由于床層 空隙率 沿徑向 分布不均勻 導(dǎo)致氣流分布不均勻； 另外較大速度的氣流 動能很大 ， 分股沖入反應(yīng)器內(nèi)也會引起氣流分布不均勻 。 ? 固定床中孔道 彎曲 、 交錯 、 形狀各異 ， 孔道的數(shù)目 、 截面積沿流動方向不斷變化 ， 流過床層的流體 ， 其徑向流速分布也不均勻 ， 造成流體在流動過程中不斷地 分散和混合 。 Se_床層比外表面積 sdVpSpSe )1(6)1( ?? ????32 ? １．流動特性 ? 在固定床反應(yīng)器中 ， 流體在床層內(nèi)的 孔道 中流動 。 通常所說的床層空隙率指的是 平均空隙率 。 但 球形或圓柱形顆粒 充填的床層 ， 在同一橫截面上的 ε 值 ， 除壁效應(yīng)影響所及的范圍外 ， 還在一平均值上下波動 。 固定床中同一橫截面上的空隙率是 不均勻 的 ， 對于粒度均一的顆粒所構(gòu)成的床層 ， 在與器壁距離為1～ 2倍顆粒直徑處 ， 空隙率 最大 ， 床層中心較小 ，這種影響 ， 叫做壁效應(yīng) 。 B? * ε ＝ (床層自由體積 )/(床層體積 ) 1 BP????P?29 影響床層空隙率的因素 * 床層空隙率的大小與 顆粒形狀 、 粒度分布 、 顆粒表面的粗糙度 、 顆粒直徑與床直徑之比 以及 顆粒的充填方法 等有關(guān) 。 顆粒密度 ρ p＝固體的質(zhì)量 /顆粒的體積。 ? 催化劑床層堆積密度，即單位體積催化劑床層具有的質(zhì)量， Kg/m3； 堆積密度 ρ B＝固體的質(zhì)量 /床層的體積。 28 ? 表征床層結(jié)構(gòu)的主要參數(shù)為 床層空隙率 。 di— 某一篩分顆粒的直徑， m； xi直徑為 di的顆粒所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。 對于大小不等的混合顆粒，其平均直徑可用篩分?jǐn)?shù)據(jù)按下式求出。 ? 除球體的 =1外，其它形狀顆粒的 均小于 1。 ? （３）比表面積相當(dāng)直徑 ds： 計算固定床壓力降時常用這種直徑。 ? 設(shè)粒子的體積為 VP， 外表面積為 Ap， 比外表面積Sv=Ap/VP ? （ 1）體積相當(dāng)直徑 dV： 流體力學(xué)研究中常使用這種直徑。 ? 自熱式反應(yīng)器在開車時需要外部熱源 。 24 自熱式反應(yīng)器的特點 ? 熱能的利用率高 ， 省能 。 ? 無論逆流還是并流 ， 反應(yīng)前期放熱速率都最大 。 反應(yīng)物料的流向： ? 自熱式反應(yīng)器示意圖 23 ? 優(yōu) 、 缺點： ? 逆流：優(yōu)點是原料氣進(jìn)入床層后能較快地升溫而接近最佳溫度 ， 缺點是反應(yīng)后期易于過冷 。 適用場合 22 2） .自熱換熱式反應(yīng)器 ? 以原料氣為換熱介質(zhì) ， 利用反應(yīng)后的高溫氣體預(yù)熱原料 ， 使其達(dá)到反應(yīng)溫度 ， 本身得到冷卻 ， 即反應(yīng)前后的物料在床層中自己進(jìn)行換熱稱作自熱式反應(yīng)器 。 21 換熱式固定床反應(yīng)器 可用于放熱反應(yīng)，也可用于吸熱反應(yīng)。 流體流動方式 在傳熱面積一定的情況下，載熱體有較大的傳熱系數(shù)。 對于 放熱反應(yīng) 、 載熱體為 冷卻介質(zhì) ， 移走由反應(yīng)所產(chǎn)生的熱量 。 蒸汽 原料 調(diào)節(jié)閥 催化劑 補充水 產(chǎn)物 圖 乙炔法合成氯乙烯反應(yīng)器 18 實際生產(chǎn)中 ， 物料 大多數(shù) 是采用 自上而下 的流動方式 ， 少數(shù) 為 自下而上 流動 ， 載熱體 則在 管間 流動 ， 其流向可以與反應(yīng)氣體成 逆流 ， 也可以成 并流 ， 應(yīng)根據(jù)不同反應(yīng)的具體要求來進(jìn)行選擇 。 ? 化工生產(chǎn)中應(yīng)用最多的是換熱條件較好的 列管式反應(yīng)器 ， 其結(jié)構(gòu)類似管殼式熱交換器 。 ? 按換熱介質(zhì)的不同 ， 又可分為 對外換熱式和自身換熱式 。 14 15 16 2 換熱式反應(yīng)器 ? 當(dāng)反應(yīng) 熱效應(yīng)較大 時 ， 為了維持適宜的溫度條件 ，必須利用換熱介質(zhì)來移走或供給熱量 。 多段絕熱反應(yīng)器分類 ? 按段間換熱方式的不同可分為三類： ? (1).間接換熱式； ? (2).原料氣冷激式； ? (3).非原料氣冷激式。 單段絕熱反應(yīng)器適用的場合 *： ? (1).反應(yīng)熱效應(yīng)較小的反應(yīng)； ? (2).溫度對目的產(chǎn)物收率影響不
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