多相催化反应器的设计与分析

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1、多相催化反应器的设计与分析www.smxbbs.com编辑www.smxbbs.com,三门峡论坛本章内容固定床反应器的分类固定床内的传递现象固定床反应器的数学模型绝热式固定床反应器换热式固定床反应器自热式固定床反应器参数敏感性www.smxbbs.com,三门峡论坛7.1　固定床反应器的分类列管式固定床反应器单段绝热反应器多段绝热反应器绝热反应器换热反应器www.smxbbs.com,三门峡论坛列管式固定床反应器7.1　固定床反应器的分类（续1）www.smxbbs.com,三门峡论坛段内绝热，段间换热7.1　固定床反应器的分类（续2

2、）www.smxbbs.com,三门峡论坛换热式固定床反应器7.1　固定床反应器的分类（续3）www.smxbbs.com,三门峡论坛=颗粒间空隙体积床层体积影响因素颗粒形状粒度分布颗粒与床层直径比颗粒的装填方式7.2　固定床内的传递现象7.2.1　固定床内的流体流动www.smxbbs.com,三门峡论坛小结：真实床层径向空隙率分布是不均匀的，在距壁面约1～2倍粒径处，空隙率最大。－壁效应床层直径与颗粒直径之比越大，空隙率分布越均匀。由于空隙率分布不均匀。造成径向流速分布不同于空管。为了消除壁效应，一般，管径与粒径之比应大于8。7.2.1

3、　固定床内的流体流动（续1）www.smxbbs.com,三门峡论坛压力降计算公式u0、流动阻力颗粒的粘滞曳力局部阻力回顾：空管中流动阻力7.2.1　固定床内的流体流动（续2）www.smxbbs.com,三门峡论坛2气体0.3～1液体0.6回顾7.2.2　质量和热量的轴向扩散www.smxbbs.com,三门峡论坛固定床反应器的径向温度分布粒内传热粒子与流体间的传热床层与器壁的传热固定床的径向传热热阻大7.2.2　质量和热量的轴向扩散（续）www.smxbbs.com,三门峡论坛床层本身的导热+床层与器壁的对流传热床层本身的导热热阻靠近内壁的层流

4、边界层径向有效导热系数er关联式很多壁膜传热系数hw无满意关联式床层传热系数ht径向传热包括7.2.3　质量和热量的径向扩散www.smxbbs.com,三门峡论坛ht的关联式球形颗粒圆柱形颗粒径向传质5～13多数≈107.2.3　质量和热量的径向扩散（续）www.smxbbs.com,三门峡论坛轴向：等温时，若用N个等体积的全混釜来描述固定床内气体的流动状况，则N等于50或更大。对工业固定床反应器，大多数Lr/dp值远大于50，故可采用活塞流模型表示等温固定床内气体的流动状况。非等温时，以Lr/dp值大于150作为准则较稳妥。7.2.4

5、　小结www.smxbbs.com,三门峡论坛径向：若用N个等体积的全混釜来描述固定床内气体的流动状况，则N不可能为1，即径向浓度梯度总是存在。减小dt/dp，则径向浓度梯度降低，但当dt/dp＜5，则床内流动极不均匀。（壁效应严重，且流体易短路）7.2.4　小结（续）www.smxbbs.com,三门峡论坛平推流的一维模型有轴向返混的一维模型有径向混合和径向温差的二维模型拟均相模型非均相模型一维模型二维模型7.3　固定床反应器的数学模型7.3.1　概述www.smxbbs.com,三门峡论坛物料衡算热量衡算动量衡算初始条件7.3.2　活塞流模

6、型www.smxbbs.com,三门峡论坛7.3.3　轴向扩散模型www.smxbbs.com,三门峡论坛7.4　绝热式固定床反应器7.4.1　单段www.smxbbs.com,三门峡论坛产品原料ⅠⅡⅢTXA平衡曲线最佳温度线T=XA7.4.2　多段www.smxbbs.com,三门峡论坛7.4.2　多段（续1）www.smxbbs.com,三门峡论坛两式含义：1.为保证催化剂总用量最少，任何一段的出口转化率应等于下一段进口的转化率2.在规定的进、出口转化率下，存在一最佳的进口温度，使催化剂总用量最少7.4.2　多段（续2）www.smxbbs.

7、com,三门峡论坛7.5　换热式固定床反应器7.5.1　催化剂用量www.smxbbs.com,三门峡论坛热点XA最佳温度曲线平衡曲线绝热线7.5.2　热点概念www.smxbbs.com,三门峡论坛7.5.2　热点概念（续1）www.smxbbs.com,三门峡论坛可逆放热反应绝热反应器的最优化（以SO2＋1/2O2=SO3为例）XT平衡线等速率线0二氧化硫氧化反应T－X图示意7.5.2　热点概念（续2）www.smxbbs.com,三门峡论坛二氧化硫氧化反应－－气固相催化反应，用于硫酸生产，可逆，强放热，绝大多数生产过程采用多段绝热操作。最优化

8、目的：在完成一定生产任务的条件下，使用的催化剂最少。已知条件：第一段入口和最后一段出口转化率；第一段入口反应