第二章(2)气液固三相浆态床反应器.ppt

《第二章(2)气液固三相浆态床反应器.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、浆态床反应器www.themegallery.com浆态床反应器的产业化进程1997年1996年1953年最早美国建立了日产260t三相床合成装置Sasol公司实现费托合成技术的工业化Rheinpreussen公司建成浆态床反应器中试规模实验厂应用于费托合成固相运动的三相反应器，可称为浆态反应器图1淤浆床鼓泡反应器中的流型www.themegallery.com浆态床反应器主要内容浆态床反应器中的传递过程浆态床反应器中的流体力学www.themegallery.com浆态床反应器的优点使用细颗粒催化剂，消除了大颗粒催化剂粒内传质及传热对反应的影响液体滞留量大，热容量大，并且淤浆床与换热元件

2、间的给热系数高，容易移走反应热，温度易控制，床层可处于等温状态可以在不停止操作的情况下更换催化剂催化剂不会像固定床中那样产生烧结www.themegallery.com浆态反应器的缺点液相是热载体时，要求所使用的液体为惰性，不与其中某一反应物发生任何化学反应。要求蒸气压低、热稳定性好，不易分解，并且其中对催化剂有毒的物质含量合乎要求；如进行氧化反应时，耐氧化的惰性液相热载体的筛选是一个难点。催化剂颗粒较易磨损，但磨损程度低于气—固相流化床。气相呈一定程度的返混，影响了反应器中的总体速率。www.themegallery.com浆态床反应器的流体力学流型固体完全悬浮的临界气速气含率气泡尺寸和

3、分布www.themegallery.com鼓泡淤浆床反应器其流体力学特性与气液鼓泡反应器相同或相接近。Deckwer等发表了气体分布器工作良好情况下气液两相鼓泡反应器的流型。流型图1淤浆床鼓泡反应器中的流型www.themegallery.com流型对水—空气系统，气液鼓泡反应器的流动状态与区域图2鼓泡塔流动状态分布区区域图www.themegallery.com流型(1)安静鼓泡区，又称为气泡分散区(dispersedbubbleregime)(2)湍流鼓泡区，又称为气泡聚并区(coalescedbubbleregime)(3)栓塞区(sluggingregime)，又称节涌区。根据气

4、泡流动的行为，可以划分出三种流动型态：www.themegallery.com流型当淤浆的性能可作为拟液体时，如颗粒直径≤50µm，且固含率不超过16％，气—液两相流动的流动状态分区图可适用于气—液—固三相鼓泡淤浆反应器。上述流型间的过渡条件与液体特性、气体分布器的设计、颗粒特性及床层尺寸等因素有关。对于高粘度的流体在很低的表观气速下可形成栓塞流。气体分布器如采用微孔平均直径低于150µm的素烧陶瓷板，当表观气速达0.05～0.08m／s时，仍为气泡分散区。当多孔板孔径超过lmm时，气泡分散区仅存在于很低的表观气速。所以，鼓泡淤浆床反应器能否使用图2流动状态分区图需视淤浆及分布器等具体情况

5、而定。www.themegallery.com固体完全悬浮的临界气速对于鼓泡淤浆床反应器，固体完全悬浮时的临界气速是非常重要的操作参数。鼓泡淤浆反应器中操作气速一定要超过固体完全悬浮时的临界气速，才能正常操作。临界气速取决于颗粒的特性、固体的浓度、液体特性及床层特性，如床层直径与分布器直径之比，分布器的类型及开孔率，有无导流筒等因素有关。www.themegallery.com固体完全悬浮的临界气速图4鼓泡淤浆床临界气速关系式图3是Kojima归纳的众多研究者关于淤浆鼓泡床临界气速的关联式是无气泡两相淤浆中固体完全悬浮时的临界固体质量浓度，slurry是无气泡时的液-固两相淤浆密度，slu

6、rry。www.themegallery.com固体完全悬浮的临界气速实验表明：临界气速随着颗粒在液体中的终端速度(即颗粒直径)增大而增大随着密度差（）增大和颗粒浓度增大而增大；随着床层直径增大而增大；随着液体粘度增大而增大；随着表面张力增大而减小。床层的锥形底比平底可降低值。Koide将实验数据回归，得到按空床截面积计算的固体完全悬浮的临界气速与固体颗粒在静止流体中的终端速度之比如下：www.themegallery.com固体完全悬浮的临界气速由图可见，以空气为介质时值的大致范围。图5颗粒浓度对固体完全悬浮的临界气速的影响导流筒结构尺寸对具有影响，如果固体颗粒的粒度范围宽，则值有所增加

7、。www.themegallery.com气含率三相鼓泡淤浆反应器的气含率或气相分率,反映占主导的气泡尺寸与上升速度，任一反映气泡尺寸与上升速度的体系均能影响气含率。在安静鼓泡区，径向气含率的分布趋于平坦。在湍流鼓泡区，气含率在床层中心区出现最大值，沿径向逐渐降低。一般，表观气速增大，气含率增大。对于大颗粒固体，dP≥lOOµm时，随淤浆中固含率增大而减小；对于小颗粒固体，增大时，的变化不明显；液体的粘度和表面张力增加，