环保设备及应用气固反应设备 课件

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1、第四节气固催化反应设备一、催化转化净化和催化剂二、气固催化反应器三、气态污染物的催化净化工艺四、NOX的催化净化五、气固催化反应器设计一、催化转化净化和催化剂（一）催化转化净化：是指废气通过催化剂床层的催化反应，使其中的污染物转化为无害或易于处理与回收利用物质的净化方法。优点：①对不同浓度的污染物具有很高转化率；②污染物与主气流不需要分离，避免了可能产生的第二次污染；③操作过程简化。缺点：催化剂较贵，且废气预热需耗一定能量，这样使净化处理的费用增加。（二）催化剂1、组成主活性组分助催化剂载体2、催化剂的性能活性选择性稳定性催化剂主体，可单独作为催化剂；无活性，具有提

2、高活性组分活性的作用；起支撑活性组分的作用，使催化剂具有合适形状与粒度，从而有大的比表面积，增大催化剂活性，节约活性组分用量，并有传热、稀释和增强机械强度作用，可增加延长催化剂使用寿命。（1）活性衡量催化剂效能大小的标准。公式表示为：式中：A--------催化剂活性，kg/(h.g)；W--------产品质量，kg；t----------反应时间，h；WR-------催化剂质量，g。工业中，常把产品量换算为转化率X表示（2）催化剂的选择性是指若化学反应在热力学上有几个反应方向时，一种催化剂在一定条件下只对其中的一个反应起加速作用的特征，表示为：活性与选择性是催

3、化剂本身最基本的性能指标，是选择和控制反应参数的基本依据，二者均可度量催化剂加速化学反应速度的效果，但反映问题的角度不同。活性：催化剂对提高产品产量的作用；选择性：表示催化剂对提高原料利用率的作用；（3）催化剂的稳定性是催化剂在化学反应过程中保持活性的能力。包括：（1）热稳定性；（2）机械稳定性：（3）抗毒稳定性。影响催化剂寿命的因素主要有：催化剂的老化催化剂的中毒是指催化剂在正常工作条件逐步失去活性过程。指反应物中少量杂质使催化活性迅速下降的现象。二、气固催化反应器流化床反应器和固定床反应器。固定床反应器优点：①催化剂不易磨损，使用寿命长；②床层内流体的流动接近于

4、平推流，与返混式的反应器相比，可用较少量的催化剂和较小的反应器容积来获得较大的生产能力。③由于停留时间可以严格控制，温度分布可以适当调节，因此特别有利于达到高的选择性和转化率，在大生产中尤为重要。固定床反应器缺点：①固定床中的传热较差；②催化剂的更换必须停产进行。（一）固定床催化反应器类型固定床反应器绝热式换热式自热式单段式多段式1.绝热式反应器它的结构简单，催化剂均匀堆置于床内，床内没有换热装置，预热到一定温度的反应物料流过床层进行反应就可以了。绝热床反应器示意图两层绝热，层间间接冷却的情况多段绝热床示意图不论是吸热或放热的反应，绝热床的应用相当广泛。特别对大型的

5、，高温的或高压的反应器，希望结构简单，同样大小的装置内能容纳尽可能多的催化剂以增加生产能力(少加换热空间)，而绝热床正好能符合这种要求。不过绝热床的温度变化总是比较大的，而温度对反应结果的影响也是举足轻重的，因此如何取舍，要综合分析并根据实际情况来决定。此外还应注意到绝热床的高／径比不宜过大。应用：近代的大型合成氨反应器采用的是中间冷激的多段绝热床。2.换热式反应器换热式反应器以列管式为多。通常是在管内放催化剂，管间走热载体(在用高压水或用高压蒸汽作热载体时，则把催化剂放在管间，而使管内走高压流体)。乙炔法合成氯乙烯反应器列管式反应器优点：①传热较好，管内温度较易控

6、制；②返混小、选择性较高；③只要增加管数，便可有把握地进行放大；④对于极强的放热反应，还可用同样粒度的惰性物料来稀释催化剂适用：原料成本高，副产物价值低以及分离不是十分容易的情况。3.自热式反应器反应前后的物料在床层中自己进行换热称作自热式反应器。自热式反应器示意图（二）气固反应器的选择一般原则：1、根据催化剂反应热的大小及催化剂的活性温度范围，选择合适的结构类型，保证床层温度控制在许可的范围内。2、床层阻力应尽可能的小。3、在满足温度条件下，应尽量使催化剂装填系数大，以提高设备利用率，4、反应器应结构简单，便于操作，且造价低廉，安全可靠。三、气态污染物的催化净化工

7、艺（一）催化净化法的一般工艺催化法治理废气的一般工艺过程包括：（1)废气预处理去除催化剂毒物级固体颗粒物（避免催化剂中毒）；（2)废气预热到要求的反应温度（如选择性催化还原去除NOX废气的预热温度须达200-220OC以上）；（3）催化反应；（4）废热和副产品的回收利用等。（二）催化净化装置的应用1、SO2气体的催化净化2、NOX的催化净化3、汽车尾气的催化净化四、NOX的催化净化１、该法是利用不同还原剂，在一定的温度和催化剂作用下，将NOX还原为无害的N2和H2O。２、按还原剂是否与空气中的O2发生反应分为非选择性还原和选择性还原（用氨作还原剂对含NOX的气体