精细化工合成过程及设备 精细化工合成过程及设备 任务12固定床反应器设计.ppt

* IUPAC:国际理论和应用化学联合会（International Union of Pure and Applied Chemistry） * * 由于汽油由不同的燃料混合，烷类，而有的烷着火点很低，可能不经过火花塞打火就自燃，有爆炸的危险，加防爆剂提高汽油的抗爆性能。 防爆震剂:过去的是采用四乙基铅、因为有毒许多城市已经禁止使用 新型汽油防爆剂: 甲基叔丁基醚 * * * * * * 表1-3 一些用作主催化剂的物质及其催化反应 * * 催化技术的发展以往主要是实验技术应用的结果（尝试）。 那些配位不饱和的具有较高能量的催化剂表面部位（如晶格点、位错、棱角、缺陷等）都有可能成为催化剂活性中心。 * * * * * * 乙烯氧化制环氧乙烷：银催化剂中的Cs 、Ba 等，消弱其给电子能力，使其与氧气作用时，给出电子能力不要过强，以避免形成原子态的吸附氧从而降低催化活性。 * * * * * * * * 硅藻土是一种生物成因的硅质沉积岩，主要由古代硅藻遗体组成，其化学成份主要是SiO2，含有少量Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O、P2O5和有机质。 石棉又称“石绵”，为商业性术语，指具有高抗张强度、高挠性、耐化学和热侵蚀、电绝缘和具有可纺性的硅酸盐类矿物产品。 浮石：岩浆凝成的海绵状的岩石。很轻，能浮于水面 * * * * 水析法：根据不同粗细的颗粒在流水或静水中的沉降速度差异，对物料进行分组的一种粒度分析方法。 主要适用于细粒物料(小于0.074毫米)的粒度分析。用以研究碎屑岩、松散沉积物的粒度组成和矿石的可选性。 常用的水析法有重力沉降法、上升水流法和离心沉降法三种。 * * * P237 例2-2 如果固定床与外界换热，床层非恒温，存在着径向温度分布，则床层中径向流速分布的变化比恒温时还要大；当管内数增大时，径向流速分布要趋向平坦。 12.3.1.3床层空隙率及径向流速分布 按混合颗粒的平均直径计算离壁距离 床层空隙率εB 0 1 0.8 0.4 0.5　　1 1.5 2 2.5 2 3.5 4 4.5 5 距壁4个颗粒直径处，床层空隙率和流速分布趋平坦，因此一般工程上认为当床层直径与颗粒直径 之比值达 8 时可不计壁效应。 12.3.1.4流体在固定床中流动的特性 流体在固定床中的流动情况较之在空管中的流动要复杂得多。 固定床中流体是在颗粒间的空隙中流动，颗粒间空隙形成的孔道是弯曲的、相互交错的，孔道数和孔道截面沿流向也在不断改变。 空隙率是孔道特性的一个主要反映。在床层径向，空隙率分布的不均匀，造成流速分布的不均匀性。 流速的不均匀造成物料停留时间和传热情况不均匀性，最终影响反应的结果。 由于固定床内流动的复杂性，至今难以用数学解析式来描述流速分布。 结果：工艺计算中常采用床层平均流速的概念。 流体在固定床中流动时，由于本身的湍流、对催化剂颗粒的撞击、绕流、以及孔道的不断缩小和扩大，造成流体的不断分散和混合，这种混合扩散现象在固定床内并非各向同性。 因而通常把它分成径向混合和轴向混合两个方面进行研究。 12.3.1.4流体在固定床中流动的特性 径向混合可以简单理解为:由于流体在流动过程中不断撞击到颗粒上，发生流股的分裂而造成. 轴向混合可简单地理解为:流体沿轴向依次流过一个由颗粒间空隙形成的串联着的“小槽”，在进口处，由于孔道收缩，流速增大，进到“小槽”后，由于突然扩大而减速，形成混合。 固定床内径向混合示意图 12.3.1.5流体流过固定床层的压力降 流体流过固定床层的压力降，主要是由于流体与颗粒表面间的摩擦阻力和流体在孔道中的收缩、扩大和再分布等局部阻力引起。 当流动状态为滞流时，摩擦阻力为主； 当流动状态为湍流时，以局部阻力为主。 常用压降公式 ：埃冈 （Ergun） 修正摩擦系数 修正雷诺数 具体的计算公式 当 ＜10时：流体处于 层流状态， 当 ＞1000时：流体处于湍流状态， 如果床层中催化剂颗粒大小不一，用以上公式时， 应采用颗粒的平均相当直径。 注意增大流体空床平均流速、减少颗粒直径以及 减小床层空隙率ε都会使床层压降增大，其中尤以空 隙率的影响最为显著。 12.3.2固定床中的传质与传热 12.3.2.1固定床中的传质 12.3.2.2固定床中的传热 12.3.2.1固定床中的传质过程 固定床反应器中的传质过程： 外扩散、内扩散和床层内的混合扩散。 因为气固相催化反应发生在催化剂表面，所以反应组分必须到达催化剂表面才能发生化学反应。 在固定床反应器中，由于催化剂粒