固相催化反应器

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1、固相催化反应器定义分类1催化剂组成性能指标合成方法2气-固相催化反应器1催化剂（1）定义：它是能加速化学反应速率而不改变该反应标准自由焓变化的一种物质。基本特征①它能加快化学反应速率，但本身并不进入化学反应的计量。②它对反应具有选择性。③它不能无中生有。④它只改变化学反应速率，而不改变化学平衡常数。⑤它不改变化学平衡。均相催化剂：和它们催化的反应物处于同一物态（2)分类多相催化剂：和它们催化的反应物处于不同物态生物催化剂：植物、动物和微生物产生的具有催化作用的蛋白质（1）活性组分：催化剂主要成份（2）助催化剂（3）组成（3）载体：固体

2、催化剂特有组分（4）抑制剂（1）活性（2）选择性（4）性能指标（3）使用寿命（4）机械强度（5）其他物理性状（1）沉淀法：制备固体催化剂最常用方法（2）浸渍法：负载型催化剂制备方法（5）合成方法（3）共混合法：制备多组分催化剂最常用方法（4）离子交换法（5）熔融法催化剂的使用①运输、贮藏与填装②升温与还原③开停车与钝化④催化剂的使用、失活与再生⑤催化剂的卸出催化剂工业的发展方向（1）更新原料路线，采用更廉价的原料（资源有效利用）（2）缓和工艺操作条件，达到节能降耗的目的（节能）（3）开发新产品，提高产品的收率，改善产品的质量（开发新产

3、品）（4）消除环境污染（环境保护）2气-固相催化反应器固定床反应器：最常用流化床反应器：比较常用反应器类型移动床反应器：较少用滴流床反应器：较少用（１）固定床反应器反应器内填充有固定不动的固体颗粒，可以是催化剂，也可以是固体反应物。或者说凡是流体通过不动的固体物料所形成的床层而进行反应的装置都称作固定床反应器。固定床催化反应器绝热式单段绝热式多段绝热式连续换热式外热式自热式优缺点：①床层内流体流动接近平推流。（用较少催化剂和较小的反应器容积可获得较大的生产能力）②严格控制停留时间，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

4、化率。③结构简单，操作方便，催化剂磨损小。④传热较差。⑤压力降大，因此压力降受限制。⑥催化剂的更换必须停产进行。多段绝热式固定床间接换热式冷激式原料气冷激式惰性气体冷激式(a)间接换热式；(b)原料气冷激式；(c)非原料气冷激式连续换热式固定床根据换热介质的不同可分为外热式和自热式。外热式：用某种和反应无关的热载体加热或冷却反应床层的反应器。它一般用于强放热或强吸热反应。其型式多用列管式，通常将催化剂放在管内，管间通过载热体，也有的与之相反。载热体可根据反应过程所要求的温度，反应热效应，操作压力及过程对温度的敏感度来选择。一般采用强制

5、循环进行换热。外热式反应器的反应管径一般都比较小，多为20～35mm。一方面是为了减小床层的径向温差，另一方面是为了单位床层体积具有较大的换热面积，其优点是床层轴向温度分布比绝热式反应器均匀，其缺点是结构比绝热式反应器复杂，催化剂装填也不太方便。自热式：利用反应热来加热原料气使之达到要求温度，再进入催化剂床层进行反应的自身换热式反应器。它只适用于热效应不太大的放热反应和原料气必须预热的系统。这种反应器本身能达到热量平衡，不需外加热源或者外加热介质来冷却反应床层。自热式反应器的形式很多。一般是在圆筒形的容器内配置许多与轴向平行的管子（俗

6、称冷管），管内通过冷原料气，管外放置催化剂，所以又称管壳式固定床反应器。它按冷管的形式可分为单管、双套管、三套管和U型管反应器几种。在按管内外流体的流向还有并流和逆流之分。气固相固定床催化反应器除以上几种主要类型外，近年来又发展了径向反应器。这种反应器的气体流道短，流速低，可以大幅度降低催化床压降，为使用小颗粒催化剂提供了条件。但设计这种径向流动反应器一定要合理设计流道以使各个横截面上的气体流量均等，且要求催化剂有较高的机械强度，以免催化剂破损而堵塞分布小孔，破坏流体的均匀分布。（２）流化床反应器流化床催化反应器是利用固体流态化技术进

7、行气固相催化反应的装置。将大量固体颗粒悬浮于运动的流体从而使颗粒具有类似于流体的某些宏观表观特性，这种流固接触状态称为固体流态化。优缺点：①流固相界面积大，有利于非均相反应的进行（传热面积大）。②热稳定性高（传热系数高）。③连续生产，效率高。④物料返混大，粒子磨损严重。⑤回收和集尘装置使内构件变得复杂。⑥操作要求高（流化床的控制比固定床复杂，因为操作弹性低，操作条件不能有太大的变化，对控制系统提出了更高的要求）。流化床根据流体的不同可分为聚式流化床和散式流化床。一般而言，对于液固系统由于固体颗粒均匀的分布在床层各处，床面清晰可见，虽略

8、有波动，但相当稳定。这种床层称为散式流化床。而对于气固系统由于固体颗粒不是均匀的分散于床层中，而是程度不同的一团一团聚集在一起作不规则的运动（颗粒小时，现象尤为明显）。这种床层称为聚式流化床。流化床中常见的异常现象：沟流