化学反应器设计、操作与控制 第二组.ppt_第1页
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文档简介

1、固定床反应器,第二组,固定床反应器内的流体流动,催化剂的物理性状 比表面积 指每克催化剂的表面积，记为，单位为m2/g。 空隙率 指催化剂床层的空隙体积与催化剂床层总体积之比，用表示。 表观密度 又称假密度或颗粒密度，即包括催化剂颗粒中的孔隙容积时，该颗粒的密度，记为，单位为g/cm3。 堆积密度 又称填充密度，是对催化反应床层而言。即当催化剂自由地填入反应器中时，包括床层中的自由空间，每单位体积反应器中催化剂的质量。记为，单位可用g/cm3、g/l或kg/m3表示。,固定床特性 体积相当直径dV：用体积相同的球形颗粒的直径表示非 球形颗粒的直径。 球粒： 非球粒： VP VP =VS,面积当

2、量直径da：用面积相同的球形颗粒的直径表示非球形颗粒的直径。 球粒： 非球粒：AP AS=AP,比表面相当直径dS：用比面积相同的球形颗粒的直径表示非球形颗粒的直径。 比表面积Sg: m2/m3:单位体积的催化剂所具有的表面积。 m2/g:单位质量 的催化剂所具有的表面积。 球粒： 非球形颗粒： =,形状系数：用体积相同的球形颗粒的外表面积比上非球形颗粒的外表面积。,三种直径的关系： dS= dV=,平均直径 算术平均直径： 调和平均直径： 几何平均直径：,固定床当量直径de de=4RH=4 式中：dS:比表面当量直径,固定床反应器中流体流动特性 流体在固定床中的流动的复杂性 在床层径向，流

3、速分布不均匀，滞流、过渡流、湍流同时存在 径向、轴向返混同时存在。 固定床流体流动模型 流体流动由两部分合成：一部分为流体以平均流速沿轴向作理想置换式流动；另一部分为流体的径向和轴向的混和扩散。 使气体分布均匀的办法 a.使催化剂各部位阻力相等。 b.采用气体分布器。如分布锥、分配头、设栅板等。 c.附加导流装置。,流体通过固定床的压力降 压降产生原因： 摩擦阻力P1：由于流体颗粒表面之间的摩擦产生。 局部阻力P2：流体在孔道内的收缩、扩大及再分布所引起的。,压降的计算 P=P1+ P2 = Pa 式中混合物的粘度 kg/m.s,简化式： 当时：P=P1 当ReM103时：P=P2 设计要求：P15% 工业上降低压力降的办法：、L0、uOG、dS等,固定床反应器内的传质与传热,固定床反应器内的传质 传质过程： 外扩散、内扩散 催化反应的总速度 考虑内扩散和动力学后的总速度才是实际催化反速度 =0.01 1 =1 动力学控制 1内扩散控制,催化剂的有效系数,传热过程 传热过程分析：以放热反应为例 反应热从催化剂的内表面向外表面传递。 反应热从催化剂的外表面向气相主体传递。 反应热少部分由反应后的物料沿轴向带走，大部分沿径向通过催化剂和流体构成的床层传到器壁，再由热载体带走,床层对壁总给热系数t的计算：w/m2. dQ= t (Tm-Tw)dA

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