固定床反應(yīng)器ppt課件(2)-在線瀏覽
2025-03-03 12:24本頁面
【正文】 蒸汽 原料 調(diào)節(jié)閥 催化劑 補充水 產(chǎn)物 4. 自熱式反應(yīng)器 ?采用反應(yīng)放出的熱量來預(yù)熱新鮮的進料，達(dá)到熱量自給和平衡，其設(shè)備緊湊，可用于高壓反應(yīng)體系。 24 傳熱介質(zhì) ?傳熱介質(zhì)的選用根據(jù)反應(yīng)的溫度范圍決定，其溫度與催化床的溫差宜小，但又必須移走大量的熱，常用的傳熱介質(zhì)有： ： 溫度范圍 100~300℃ 。 、烷基萘為主的石油餾分： 粘度低，無腐蝕，無相變，溫度范圍 200~ 350℃ 25 ： 溫度范圍 300℃ ～ 400℃ ，由無機熔鹽 KNO NaNO NaNO2按一定比例組成，在一定溫度時呈熔融液體，揮發(fā)性很小。 ： 適用于 600～ 700℃ 的高溫反應(yīng)。 ? 氣體自上而下流過床層。球形粒子的粒徑是其直徑，其他形狀的粒子粒徑則需定義。對于非球形顆粒，可將其折合成具有相同的體積（或外表面積、比表面積）的球形顆粒，以當(dāng)量直徑表示。 28 29 ? 體積當(dāng)量直徑： (非球形顆粒折合成同體積的球形顆粒應(yīng)當(dāng)具有的直徑） ? 外表面積當(dāng)量直徑： (非球形顆粒折合成相同外表面積的球形顆粒應(yīng)當(dāng)具有的直徑） 31S3S π66π????????? VddVV球形體積：ππ S2S SddS a ???球形外表面積：30 ? 比表面積當(dāng)量直徑： (非球形顆粒折合成相同比表面積的球形顆粒應(yīng)當(dāng)具有的直徑） ? 混合粒子的平均直徑： （各不同粒徑的粒子直徑的加權(quán)平均， xi 是直徑為 d i 的粒子的質(zhì)量分率）。 ? 若不考慮壁效應(yīng)，裝填有均勻顆粒的床層，其空隙率與顆粒大小無關(guān)。 ? 壁效應(yīng) 床層空隙率沿床層 徑向分布不同，離 壁面約一個粒子直 徑處的床層空隙率 最大。 ? 為減少壁效應(yīng)的影響，設(shè)計時要求床層直徑至少要大于顆粒直徑的 8倍 以上。 ? 壓降計算通常利用厄根（ Ergun）方程： 34 ? ?Bggmsmm1Re:Re?????ud修正的雷諾數(shù)，式中：???????????????? ????????????s2mg3BBm1Re15 0dddulP ???35 ? 厄根（ Ergun）方程中其它參數(shù)： ? 可用來計算床層壓力分布。 ? ?床層空隙率氣體密度顆粒當(dāng)量直徑床層高度空塔氣速平均流速??????????Bgsm??dlu? 當(dāng) Re m10時，厄根（ Ergun）方程則變?yōu)椋? ? 當(dāng) Re m1000時，厄根 (Ergun)方程則變?yōu)椋? ? 催化劑床層壓降還有許多計算式，具體參考有關(guān)的資料。 ? 降低床層壓降的方法： 增大床層空隙率，如采用較大粒徑的顆粒； 降低流體的流速，但要考慮這會使相間的傳質(zhì)和傳熱變差，需綜合考慮。 空隙率 ε B = 。求床層的壓降。主要反應(yīng)為： ? C2H4+1/2O2 C2H4O ? △ H1= (25℃ ) ? C2H4+3O2 CO2+2H2O ? △ H1= 1323kJ/mol(25℃ ) ?根據(jù)下列給出中試的數(shù)據(jù)，估算第一反應(yīng)器尺寸。 （ 4）管間采用導(dǎo)熱油強制外循環(huán)換熱。2h 固定床中的傳熱 ? 固定床中的傳熱組成 顆粒內(nèi)傳熱 顆粒與流體間的傳熱，傳熱系數(shù) hP 床層與器壁的傳熱，傳熱系數(shù) hw、 h0 50 ?擬均相模型 ?將包括 顆粒與氣相流體的床層 看作為 均一的固體物質(zhì) ，其傳熱特性用一個有效熱導(dǎo)率 λ e 來表征。 51 52 ? 與傳質(zhì)相仿，由于層流邊界層的存在，造成了氣流主體與催化劑顆粒外表面存在溫度差。 ? 單位時間內(nèi)從顆粒外表面?zhèn)鬟f到氣相主體的熱量為： ? ?GSSPdd TTShtQ ?? ? 單位時間傳遞的熱量， J/h； h P 流體對顆粒的傳熱系數(shù)， J/m2K； T g 氣相主體的溫度， K； TS 為催化劑顆粒外表面處溫度， K； SS 催化劑外表面積， m2； φ 顆粒表面利用系數(shù)，球體 φ = 1， 圓柱體 φ = ， 其他形狀 φ = 53 tQdd54 ?傳熱系數(shù)的計算 (通過傳熱因子法計算 )： ? 式中： ? ? 32PPH PrJ Gch?sPasmkg,g12H??????????氣相粘度氣體質(zhì)量流率無量綱數(shù)。 ? 通常固定床的熱量主要是在中心與管壁間做徑向的傳遞，所以忽略軸向?qū)? λ ez。 ? 代表流體靜止時的床層的熱導(dǎo)率。 58 PrRe)(0Pgegeλ ???????0e?? α 的物理意義代表橫向傳質(zhì)與流動方向傳質(zhì)速度之比。 ? λ g 流體的有效熱導(dǎo)率。 60 oeλ??????????????????????sprsBprvBgedhdh?????????3211110? hrv 和 hrs 分別為空隙和顆粒的輻射給熱系數(shù)。 62 21 )(212???? B????? hw及 h0 ? 一維模型，床層徑向溫度一致，傳熱速率為： ? A傳熱面積 ? tm、 tw床層平均溫度、器壁溫度。 ? 本節(jié)討論催化劑表面的溫度濃度與氣流主體的溫度濃度之間的關(guān)系，通過可測量的量建立動力學(xué)關(guān)系。 ? 催化劑表面處滯流邊界層中的阻力，使氣流
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