化工反应器分类、特征、应用及放大方法ppt课件.ppt

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1、工业反应器本科三班一组侯腾（1）按反应物料的相态分类均相反应器非均相反应器（2）按反应器的结构型式分类：釜式反应器管式反应器塔式反应器固定床反应器流化床反应器（3）按操作方式分类间歇操作反应器连续操作反应器半连续(半间歇)反应器一、反应器的分类(4)按反应温度的变化(5)按反应体积的变化等温反应过程绝热反应过程非绝热变温反应过程等容反应过程变容反应过程二、各类型式反应器的特点及应用1.釜式反应器（间歇或单釜、多釜连续操作）适用于：液相、液-液相液-固相特点：操作弹性大，实用性强，产品质量均一但单

2、釜连续操作返混大。生产实例：氯乙烯聚合，顺丁橡胶的合成，甲苯消化等2.管式反应器适用于：气相、液相特点：返混小，所需反应器体积小，比传热面积大，仅适用于连续操作，停留时间受管长限制生产实例：石脑油裂解，管式法高压聚乙烯3.鼓泡塔适用于：气-液相、气-液-固（催化剂）相特点：气相返混小，液相返混大，气相压力降大，温度易于调节。流速有限制生产实例：苯的烷基化，乙烯基乙炔的合成，二甲苯氧化等适用于：气-固（催化或非催化）相特点：返混小，催化剂不易磨损，传热性能差，催化剂不易再生生产实例：乙苯脱氢之苯乙

3、烯，乙醇氧化制醋酸，石油重整等4、固定床5、流化床适用于：气-固(催化或非催化)特点：返混大，传质，传热好，催化剂有效系数大，但磨损大生产实例：5-3石油催化裂化，萘氧化值苯酐，丙烯氨氧化制丙烯腈6、填料塔适用于：气-液相、液相特点：6-2结构简单，返混小，压降小，有温差，填料装卸麻烦生产实例：6-3化学吸收等7、板式塔气-液相逆流接触，气-液返混小，流速受限制可在板间加传热面苯连续磺化，异丙苯氧化等8、喷雾塔气-液相快速反应结构简单。液体表面积大，气流速度有限制，停留时间受塔高限制氯乙醇制丙烯

4、腈，高级醇的连续磺化等9、滴流床气-液固（催化剂）相9-2催化剂易分离，带出少，气-液分布要求均匀，温度调节较难9-3焦油加氢精制和加氢裂解，丁炔二醇加氢等10、移动床气-固（催化或非催化）相10-2固体返混小，粒子传送容易，固-气比可变形大，床内温差大，调节困难10-3石油催化裂化，矿物冶炼等开发放大方法化工反应过程的放大方法:1、逐级经验放大法2、数学模拟法3、部分解析法4、相似放大法第一种逐级经验放大法定义：运用物质模型从实验室规模的小试开始，经过逐级放大的模型试验研究，直到将化工过程放大

5、成为生产规模。依据：以前一级试验所取得的研究结果和数据为依据。特点：比较原始，不够精确，不够经济，但有一定的价值。尤其对于目前某些难以进行理论解析的课题，例如高粘度的聚合体系等，往往更需要经验来解决，因此不能轻易否定。一、研究方法设备选型：以小试验的方法进行，考察设备的型式和结构的影响，为结构变量试验。优化工艺条件：考察各种工艺条件的影响，筛选出最佳工艺条件，为操作变量试验。反应器放大：采用建立模型装置的方式进行逐级放大，考察放大效应，为几何变量试验。二、特征只综合考虑输入变量和输出结果的关系，

6、不能深入研究过程的内在规律；试验步骤由人为决定，并非科学合理的研究程序；放大是根据试验结果外推，不一定可靠。第二种数学模拟法定义：在认识过程特征的基础上，运用理论分析找到描述过程规律的数学模型，并验证模型与实际过程等效，以此用来进行放大设计计算。特点：用一组微分方程或一组代数方程，描述过程的动态规律。是目前比较先进、科学的方法。要求：即能描述过程，又简单便于应用。一、数学模型建立数学模型的思维方法如反应器模型的基础：热力学方程、反应动力学方程、三大传递物料衡算式、热量衡算式、动量衡算式数学模型的

7、简化非理想流动模型——轴向分散模型、多釜串联模型数学模型的针对性每一种数学模型都有一定的限制范围。例：管式反应器内物料的返混可以用扩散模型描述，但扩散模型不能描述物料在管式反应器的层流或湍流状态。二、研究方法以化学反应过程开发为例，按以下步骤进行：实验室研究化学反应特征测定反应热力学和动力学的特征规律及其参数。冷模试验研究传递过程特征考察设备内物料的流动与混合，传热和传质等物理过程的规律。反应器内各种物理过程的规律，只随反应器的型式或结构的改变而改变，反应的类型不会改变传递规律。综合化学反应特征

8、和传递过程特征，建立函数关系式，形成数学模型，预测工业反应器性能。只要反应器的型式结构和化学反应相同，由数学模型表示的过程动态规律应不受设备几何尺寸的限制，因此用数学模型进行工业反应器的设计，应不存在放大效应。中试检验数学模型的等效性建立中试装置进行中试，检验数学模型与实际过程的等效性。数学模型经中试证明与实际过程等效后，就能用于预测工业反应器性能和进行反应器设计。三、特征分解过程，考察过程的内在规律。分解为化学反应规律和传递过程规律简化过程，寻找建立等效模型的途径。如：返混、停留时间分布函数；