最新7-多相催化反应器的设计和分析ppt课件.ppt

《最新7-多相催化反应器的设计和分析ppt课件.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、7-多相催化反应器的设计和分析固定床内的传递现象固定床反应器的数学模型绝热式固定床反应器换热式固定床反应器自热式固定床反应器参数敏感性流化床反应器实验室催化反应器7多相催化反应器的设计与分析Contents气－固相催化反应器的基本类型r/dpε010405020300.20.40.60.81.06070拉西环dt/dp=13.4圆柱dt/dp=13.4r/dpε010405020300.20.40.60.81.06070鲍尔环dt/dp=6.7/13.4dt/dp=8.85dt/dp=13.6球固定床空隙率的径向分布2.小结：真

2、实床层径向空隙率分布不均匀，在距壁面约1～2倍粒径处，空隙率最大。床层直径与颗粒直径之比越大，空隙率分布越均匀。由于空隙率分布不均匀。造成径向流速分布不同于空管。为了消除壁效应，一般，管径与粒径之比应大于8。3.压力降计算公式影响最大的因素：u0、流动阻力颗粒的粘滞曳力局部阻力7.1.2、质量和热量的轴向扩散（1）轴向质扩散的贝克莱数（2）轴向热扩散的贝克莱数（3）由轴向混合模型得出轴向返混等同于N个全混釜串联Pem=2(气体)/0.3～1(液体)对于等温固定床，N>50，可当作活塞流处理；对于非等温固定床，一般N>150才能

3、当作活塞流≈0.6（固定床）7.1.3、径向传质与传热（1）径向传热径向传热的热阻由两部分组成：床层本身和器壁上的层流边界层。床层传热方式：a.颗粒接触面的传导；b.相邻颗粒周围边界层传导；c.颗粒间辐射；d.颗粒内的传导；e.对流传热；abcde固定床的径向传热系数的经验公式（包括径向传热和壁面传热）：球形颗粒：圆柱形颗粒：床层的传热可用径向有效导热系数er来表示，经验式较多；壁膜传热系数hw无满意关联式。(2)、径向传质由于向上或向下运动的流体撞击到固体颗粒时产生再分散和为了躲开固体颗粒而改变流体的流向所致。当Re>20时

4、，(Per)m=dpu/Dr=10对于直径为dt的固定床层，若用N个混合釜串联来模拟其径向混合情况：N=（dt/2dp)(Per)m=5dt/dp结论：N≠1，床层横截面上的浓度也就不可能均一，径向浓度剃度总是存在，且随着dt/dp降低，N也降低。dt/dp＜5，床层内流体极不均匀，易造成流体的短路。Lr/dp足够大，固定床轴向返混可忽略，改变dt/dp使径向浓度分布均匀很难。轴向：等温时，若用N个等体积的全混釜来描述固定床内气体的流动状况，则N等于50或更大。对工业固定床反应器，大多数Lr/dp值远大于50，故可采用活塞

5、流模型表示等温固定床内气体的流动状况。非等温时，以Lr/dp值大于150作为准则较稳妥。径向：若用N个等体积的全混釜来描述固定床内气体的流动状况，则N不可能为1，即径向浓度梯度总是存在。减小dt/dp，则径向浓度梯度降低，但当dt/dp＜5，则床内流动极不均匀。（壁效应严重，且流体易短路）小结1.概述多物理场耦合：多相反应器涉及到传热、化学反应、流体流动，是一个温度、浓度、压力等物理场耦合的设备复杂设备。模型化：对于一个过程，进行合理的简化，利用数学公式进行描述，在一定的输入条件下，预测体系输出的变化。对同一个体系，根据

6、不同的简化和假定，可以构造不同的模型。不同的简化和假定，也决定了模型必然含有一些参数，以修正模型与实际体系的差异。根据不同的简化和假定，分为几种不同层次的模型。7.2固定床反应器的数学模型7.2固定床反应器的数学模型对于固定床反应器，一般有以下模型：一维拟均相平推流模型一维拟均相带有轴向返混的模型二维拟均相模型二维非均相模型…………一维：参数只随轴向位置而变。二维：参数随轴向和径向位置而变拟均相：流相和固相结合，视为同一相非均相：流相和固相分别考虑。平推流：不考虑轴向返混。带有轴向返混的模型：在平推流模型的基础上叠加了轴向返混。

7、7.2固定床反应器的数学模型模型评述考虑的因素越多，模型越复杂，模型参数就越多，模型参数的可靠性就越重要。并非模型越复杂越好。模型复杂增加了实验、计算工作量，增加了出错的概率。以简单实用为好。如返混严重，宜用带轴向返混的一维模型；径向温差大，宜用拟均相二维模型等。非均相模型慎用，非不得已，不用过于复杂的模型。2.活塞流模型（非均相一维）物料衡算热量衡算动量衡算初始条件3.轴向扩散模型（非均相一维）1、绝热式反应器的类型类型单段多段反应次数一次多次优点结构简单，空间利用率高结构复杂适用场合反应热效应小温度对目的产物的影响不大单程转

8、化率低或大量惰性气体存在放热反应间接换热式原料气冷激式非原料气冷激式7.3、绝热式固定床反应器7.3、绝热式固定床反应器可逆放热反应,为了使床层温度尽可能的沿着最佳温度分布曲线操作,使整个过程反应速率最大,从而使床层体积最小,催化剂用量最少,这就要求有足够多的段