第7章 反应器形式的选择ppt课件.ppt

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1、第7章化学反应器型式的选择反应器型式选择和开发案例1一氧化碳变换反应器CO+H2OH2+CO2+Q温度/℃25200250300350400450500⊿H298,R（kJ/mol）-41.2-40.1-39.7-39.3-38.8-38.3-37.8-37.3热效应该反应需要在催化剂存在下进行，依据目前开发的催化剂活性温度，其反应温度在200-400℃之间，中变催化剂在280-400℃，低变催化剂为200-320℃（1）化学反应及其反应条件（2）反应器选择分析固体催化剂气固催化反应固定床？流化床？移动床？催化剂活性稳定

2、无很快失活现象不存在由于催化剂颗粒较大而颗粒内温度过高的现象优先考虑固定床反应器强放热可逆随着反应的进行，反应温度升高，平衡转化率降低移走热量连续换热？段间换热？催化活性温度200-400℃压力：0.8MPa多段绝热床段间换热+压力不是太高ⅠⅢⅡ原料气变换气(a)多段原料气间接换热式AB：一段操作曲线BC：一二段间等变换率降温CD：二段操作曲线DE:二三段间等变换率降温EF：三段转化率F点：出口CO含量（3）各种反应器型式(b)多段原料气冷激式ⅠⅢⅡ变换气原料气(c)多段水冷激式曲阳田园化工--变换工段装置2氨合成反应器

3、420-450Cat热效应（1）化学反应及其反应条件压力和温度的影响图1.301、固体催化剂，不存在失活和催化剂颗粒内过热问题2、可逆放热反应，反应热及时移走3、温度：400-500℃4、操作压强15-33MPa固定床反应器，换热式压力高段间换热，在反应器壁开孔接管不好温度高材质问题，结构解决(2)反应器型式选择连续换热—自热式固定床反应器催化剂换热器反应器结构示意图催化床内气体流动外壳承压低温内件高温不承压自热双套管并流三套管并流单管并流单管逆流（3）催化剂筐分类按反应热移走的方式可将催化剂筐分为内冷式、冷激式和段间换

4、热式三种基本类型。1)具有冷管效应。在升温还原过程中，冷管周围的催化剂温度不易提高而使其还原不彻底。在催化剂生产后期，由于绝热段催化剂的衰老中毒，催化剂筐的操作工况完全改变了，热点下移相当快。造成氨净值低，触媒使用周期短。（1）内冷式2)阻力降较大。由于冷管占据了部分床层截面，使气体通过床层的截面积减小，故阻力较大，循环机的电耗比较高。3)设备结构复杂。维修及装卸催化剂困难，埋于催化剂床层之中的冷管与各部件焊接点较多，由于在温度变化时会产生热应力，导致焊缝开裂。（2）多层绝热冷激式内件结构简单、没有冷管效应、塔阻力降小。

5、优点：缺点1）冷激使已反应的气体中氨含量降低。2）冷激气要求气体质量较高，以免催化剂中毒3）分层装填，花板和分布器装拆比较困难，且催化剂的装卸也较困难，段数越多，就越困难。4）为了减少冷激气的用量，应用未经预热的冷气进行冷激，在出口氨净值相同的前提下，冷激式的出塔气体温度必定低于其他塔型，故其热回收率较低。5）为了提高进催化剂层的气体温度，需要有较大的换热器的传热面积。（3）多段绝热段间间接换热式内件不是采用冷管形式降低反应气体的温度，也不是采用冷气体冷激的方式降温，而是气体穿过催化剂绝热层反应，反应后气体不是通过冷激方

6、式，而是利用未经反应的冷气体在间接换热器中间接冷却分段反应气体，以使反应接近最适宜温度曲线。在催化剂床层内设置上绝热层、中绝热层、内冷层和下绝热层共四段催化剂层，前三段为轴向层，而第四段为径向层。在前二段的上绝热层和中绝热层之间用冷激气降温。第三段的内冷层中冷管采用直形冷管束，冷管束可自由取出，与内件筒体无焊接点，可以随温度变化而自由伸缩。它既发挥了冷激塔型的长处，又弥补了冷管型氨净值低和循环量大的不足之处（4）各种反应器内件（a)ⅢJ-99型内件湖南省安淳节能技术有限公司(b)JR型多段绝热间接换热式内件各段催化剂均作

7、绝热反应，段间采用列管式间接换热器进行冷却。一、二段间的上部热交换器可以整体吊出，其管间冷气与经主伐气体分流入塔。二、三段间的中部热交换器固定在筒体上，并与下部换热器逆流串联。河北省正元高效塔器开发公司(C)内冷-一绝热复合型氨合成塔内件浙江工学院机械厂由内冷-绝热复合式催化剂筐和螺旋板式换热器构成，催化剂筐的上中部催化剂床层内设置了可自由伸缩和单体装拆的冷管胆，下部催化剂层为绝热层，并取消了上绝热层，换热器采用螺旋板式。(d)YD型冷激式氨合成塔内件催化剂筐全部采用轴向，分为四个绝热反应床。内件无内冷装置，全部采用段间

8、冷激降温，内设冷激分布装置由塔前予热器来的入塔气体经塔内底部换热器予热，进入第一绝热床反应，经第一冷激器降温后进入第二绝热床，然后再经第二冷激器冷却降温，然后依次直至出四段绝热床后入塔底部换热器换热后出塔。合成塔有四条副线调节各段温度。贵州远明化工节能研究所借鉴国外Kellogg轴向四段冷激式3甲醇合成反应器碳的氧化