第二章气液固三相滴流床反应器ppt课件.ppt

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1、滴流床三相反应器梁婉婵化工三班P092013745滴流床反应器的定义：液体向下流动，以一种很薄的液膜形式通过固体催化剂。气体以连续相以并流或逆流流动(通常是气流和液流并流向下流动)，这种反应器对石油加工中的加氢反应特别有利。滴流床反应器的优点：在平推流下操作，可获得较高转化率。液固比很小，可使均相反应的影响降至最低。液层很薄，使总的液层阻力比其它类型的三相反应器要小。并流操作不存在液泛问题。压降比鼓泡反应器小。滴流床反应器的缺点在大型滴流床反应器中，低液速操作时液流径向分布不均匀。如沟流，旁路可能引起固体催化剂湿润不完全，并引起径向温度不均匀，形成

2、局部过热，使催化剂迅速失活并使液层过量气化。催化剂颗粒不能太小，而大颗粒催化剂存在明显的内扩散影响，组分在液相中的扩散系数比在气体中的扩散系数低许多倍，催化剂孔隙中充满着液相，内扩散的影响比气-固相反应器更为严重。气、液并流向下通过固定床的流体力学流动状态气、液并流向下固定床,根据床内气体和液体的流动状态，可以分为稳定流动滴流区、脉冲流动区和分散鼓泡区，如图所示。压降和持液量滴流床反应器的主要设计参数是压降和持液量。压降大小关系到反应器的动力消耗，而持液量决定了液相反应物的停留时间和平均膜厚，是求取物料转化率的一个重要因素；压降和持液量也是用来关联气-

3、液和固-液传质系数的参数。由于滴流床中两相流动的行为十分复杂，只提出几个经验和半经验关联式：①Turpin和Huntington关联式根据摩擦因子概念，对7.5-8.1mm管状氧化铝颗粒提出压降经验式对于球形颗粒，关联变量为②Otake和Okada关联式以6.4-22mm的大玻璃球为填料，所得经验式为③Satterfield和Way关联式以3mm玻璃球，1.6×8mm和3.2×3.2mm柱形二氧化硅-三氧化二铝催化剂为基础进行实验得到动态持液量和液体表观速度和粘度的关联式：A是无因次参数，是由每一种颗粒的持液量数据来测定的，可用于颗粒小于30-43mm

4、的多孔和无孔的固体颗粒。④Hochman和Effron关联式以4.8mm玻璃珠为填料所得关联式为：⑤Specchia和Baldi关联式以空气-水为体系，粒度为6.0mm的玻璃珠，5.4×5.4mm和2.7×2.7mm的玻璃珠为填料，引出一个新的Galileo准数，即式中关联式是否适用于小颗粒床层还有待于进一步研究。动持液量是气、液流动稳定后，同时关闭气、液进口阀，在出口处收集到的床层流出的液流量。采用电阻探针测定积分电压，以空气作气相，分别用水、5％甲醛水溶液、10％丁炔二醇水溶液和煤油作液相，进行动持液量的测定，回归得到以下关联式：相对误差在土20％

5、以内。上式适用于发泡和不发泡系统，颗粒有无孔隙和液体表面张力对动持液量的影响都不大。上式适用范围为液体的表面张力＝(28～75)X10－5N／cm颗粒为球形，有孔或无孔，流动区为滴流区。在常压～6MPa下，动持液量随液体流率增加而增加，随气体流率和填料空隙率增大而减少，随压力增加而加大，但压力增加到一定程度反而减小。颗粒间的表面一部分为流动液膜所覆盖，另一部分表面为静止状态液囊所覆盖，如图2-4。显见，液囊区的传质效率远低于流动液膜区。图2-4催化剂颗粒间的液囊和流动膜外部有效润湿率在滴流床中，固体催化剂的润湿很重要。液体分布系统设计不良时，催化剂颗粒

6、和流动液相之间的接触是不完全的，当液体负荷低时更是如此。大部分液体沿着反应器壁向下流动，并且主要以溪流形式通过颗粒间的大空隙，而不像粘性薄膜那样完全包住催化剂颗粒，由此形成了液、固之间的接触效率。采用多孔固体催化剂时，可以定义两种润湿率：（1）内部润湿或空隙充满率。即在催化剂孔道内充满液体，这能衡量可利用于反应的潜在内部活性表面。由于催化剂内部孔道的毛细管作用，内部润湿通常是完全的。（2）外部有效润湿率。即颗粒与液体有效接触的外部面积。几乎颗粒内部液体和流动液体之间所有的质量交换都要通过这个面积。外部有效润湿率不同于物理的外部润湿，因为与颗粒接触的半停

7、滞的液囊区域对传质的贡献很小。气速和液速对外部有效润湿率的影响尚待进一步研究，液体的表面张力较小或粘度较高会增加外部有效润湿率。动态滞液量越高，外部润湿率越高。滴流床反应器内液体分布床层中液体分布状况是滴流床反应器的重要特性参数之一，工业反应器对液体分布非常敏感，液体分布不均会引起催化剂湿润不完全，在床层中形成沟流和热点等，会降低催化剂的利用效率，缩短使用寿命，并导致产品性质变差。影响液体分布的因素主要有：液体预分布状况，气/液操作速度，液体性质，催化剂颗粒形状，床层直径与颗粒直径之比值以及固体颗粒和反应器材料的润湿性能等。为获得较好的液体分布，催化剂

8、装填表面应尽可能保持平整，避免填料表面为凹面和凸面。进料方式对液体分布影响很大，均匀进料在很小