初步设计说明-固定床

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固定床反应器设计组

基本特征：1、催化剂能够加快化学反应速率。2、催
化剂对反应具有选择性3、催化剂只能加速热力学上可能进行的化学反应，而不能加速热力学上无法进行的反应。 4、催化剂只能改变化学反应的速率，而不能改变化学平衡的位置。5、催化剂不改变化学平衡，意味着既能加速正反应，也能同样程度加速逆反应，这样才能使其化学平衡常数保持不变
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。
4、流体在固定床中流动的特性
处理方法
对于这样复杂的传热过程，根据不同情况和要求，作不同程度的简化处理。
如多数情况下，可以把催化剂颗粒看成是恒温体，而不考虑颗粒内的传热阻力。除了快速强放热反应外，也可以忽略催化剂表面和流体之间的温度差。
床层内的传热阻力是不能忽视的。为了确定反应器的换热面积和了解床层内的温度分布，必须进行床层内部和床层与器壁之间的传热计算。针对不同的要求也有不同的计算方法。如为了计算反应器的换热面积，可以不计算床层内径向传热，而采用包括床层传热阻力的床层对壁给热系数计算；
、化学镀等其他方法
气固相催化反应动力学基础
气固相催化反应过程：
外扩散内扩散吸附表面反应脱附内扩散外扩散
表面过程
化学吸附速率的一般表达式：活性组分，用表示
吸附模型
朗缪尔吸附模型
包括四个基本假设： 1、催化剂表面各处的吸附能力是均匀地，各吸附位具有相同的能量； 2、被吸附物仅形成单分子层吸附； 3、吸附的分子间不发生相互作用，也不影响分子的吸附作用； 4、所有吸附的机理是相同的。

精选-固定床反应器的设计计算

周波主编•反应过程与技术•高等教育出版社，2006年6月.四、固定床反应器的设计计算固定床反应器的设计方法主要有两种：经验法和数学模型法。

经验法的设计依据主要来自于实验室、中间试验装置或工厂实际生产装置的数据。

对中间试验和实验室研究阶段提供的主要工艺参数如温度、压力、转化率、选择性、催化剂空时收率、催化剂负荷和催化剂用量等进行分析，找出其变化规律，从而可预测出工业化生产装置工艺参数和催化剂用量等。

固定床反应器的主要计算任务包括催化剂用量、床层高度和直径、床层压降和传热面积等。

（一）催化剂用量的计算经验法比较简单，常取实验或实际生产中催化剂或床层的重要操作参数作为设计依据直接计算得到。

1.空间速度空间速度Sv 指单位时间内通过单位体积催化剂的原料处理量，单位为 s -1。

它是衡量固定床反应器生产能力的一个重要指标。

(2-36)式中：2.停留时间停留时间r 指在规定的反应条件下，气体反应物在反应器内停留的时间，单位为V R T Q P标准状况下的温度（K ）与压力（PR, 丁"——生产条件下的温度「K ）与压力（PR 。

乱空対收率空时收率乞捲反应物通过催化两味层肘•在单位时间内单位质量（或体积〉催化剂所获得的冃的产詢附莹。

它昱反映催化剂选择性和生产能力的一亍蜃竇指拯.式中 ------- 目的产物的质* f kg!他——催化刑的质量上即v s 催比剂的体积,川.咲——原料气体处理最（标准状况V R ——催化剂填充体积eqv ——在规定反应条件下”反应物体积流式中：停留时间与空间速度的关系为4・催化剂贡荷催化制负荷民捋在单拉曲何内单位质蜃（或体积）催此剂由十反应血消耗的媒轉质董・单位为k«/（kg -話或kg/Cm 3 -心它是反映催化刑生产能力的重要指标.% =仕（或民=幣ms IV s武中：务，——原料啧遇流量.kg/^S-床层线連度与空床速度床层绞速度是指在规定条件下，气体通过催化剂床层自由载面积的流連，单位为RV0 而空床速度是在规定条件卜*气悴通过空床层截面积的施速’单位为m/s.力n注盍，设计的反应器冥与提供數据的裳置具有相同的抛作条件.如催化刑.反应物*压力，温度等"但逋常不可能甕全満足’只能怙算*。

第六章-固定床pppt课件

当ReM>1000 湍流, 局部阻力损失为主, f≈1.75 , 略去第一项
结论：对ΔP影响最大的是ε和u
.
49
Pf L
'(duSm 2 )(1B3B)
f ' 1501.75 ReM
一般床压不宜超过床内压力的15%，所以颗粒不
能太细，应做成圆球状。
.
50
➢ 压降的计算 ΔP=ΔP1+ ΔP2
一局部物料由反响器顶部气体入口分布器进入; 另一局部物料由反响器催化剂两段之间参加。物料沿径向做到浓度均匀、温度均匀、速度均匀，获得均匀的流量分配。
.
12
2．换热式－对外换热式, 自动换热式
• 对外换热式－以各种载热体为换热介质。 • 注: 载热体温度与反响温度之差不宜过大，以免
造成靠近管壁的催化剂失效。
• 即圆形截面的管道几何直径为4倍的水力半径。 • 对于与圆形管道相类比，非圆形截面管道的当量直
径de也可以用4倍的水力半径表示 de = 4 A / L = 4 R
.
45
• 流体在空圆管道中等温流动时，计算压力降的公式为： • 欧根式：
.
46
.
47
.
48
当ReM<10 层流时, 磨擦损失为主, f≈150/Re , 略去第二项;
.
19
1-原料气进口；2-上头盖； 3-催化剂列管；4-下头盖； 5-反响气出口；6-搅拌器； 7-笼式冷却器
以熔盐为载热体的示意图
.
20
径向固定床催化反响器示意图甲苯歧化制苯就采用径向反响器
提高催化剂有效系数；减少床层压降
.
21
6.2 固定床反响器内的流体流动

固定床列管式反应器设计说明书(曾礼菁)

固定床列管式反应器的设计◆乙烯法合成乙酸乙烯的原理 (2)一、催化剂 (2)1. 催化剂的组成 (2)2. 催化剂的制备 (2)3. 催化剂物性 (2)二、反应方程 (2)三、工艺条件的确定 (3)1、反应温度 (3)2、反应压力 (3)3、原料配比 (3)◆乙烯法合成乙酸乙烯反应器的设计计算 (4)一、设计选材 (4)二、设计数据和工作参数 (4)三、反应器进出物料组成 (4)四、基本物性数据 (5)1、相对分子质量 (5)2、密度 (5)3、黏度 (5)4、比热容 (6)五、反应器的数学模型 (6)1、床层对外的径向换热项 (6)2、动力学方程 (6)3、浓度分布方程 (7)4、温度分布方程 (7)5、数学模型方程参数 (7)6、数学模型计算及其结果 (8)六、反应管排布 (9)七、气体分布板设计 (9)1、气体分布板的形式 (9)2、分布板的压降 (9)3、板厚 (11)4、孔数和孔径的确定 (11)八、壳程换热 (12)1) 换热介质进出口结构 (12)2) 换热介质 (12)3) 折流板型式 (12)九、管口设计 (12)1、反应物进口 (12)2、产物出口 (13)3、换热介质进口 (13)4、换热介质出口 (13)十、预热器 (13)十一、封头 (13)十二、支座 (13)◆附录一 (14)◆参考文献 (16)◆乙烯法合成乙酸乙烯的原理一、催化剂[6]选用Bayer-I型催化剂1.催化剂的组成：●活性组分——钯、金：组分金的作用是防止活性组分钯产生氧化凝聚，使钯在载体上维持良好的分散状态。

●助催化剂——乙酸钾：乙酸钾的存在有助于反应组分乙酸在钯金属上缔合，促进物理吸附的乙酸的离解和释放氢离子，使钯－氧间的键结合力减弱，促使乙酸钯的分解；此外，还可抑制深度氧化反应，从而提高了反应的选择性。

●载体——硅胶：承载活性组分及助催化剂，使其在载体表面上呈高度分散状态。

2.催化剂的制备：●结构：μ；中间的第二层是一层黑Bayer-I型催化剂为球星颗粒，最外面的第一层是灰色的表皮层，厚度约为100mμ；最里面的第三层是载体硅胶，呈浅土黄色。

固定床反应器的设计—固定床反应器特点与结构

间接换热式催化剂床层绝热操作方程
A-B 反应 x↑
B-C 换热 x不变
C-D 反应 x↑
D-E 换热 x不变
E-F 反应 x↑
F-G 换热 x不变
绝热操作线方程式：表达温度与转化率的关系。
反应热效应、绝热温升、热熔、密度一定时，反应段斜率相同
1.绝热式固定床反应器
（3）多段式催化床层温度的分布：间接换热式催化剂床层温度分布和冷激（直接换热）式催化剂床层温度分布
1.绝热式固定床反应器
（2）多段式：有多段催化剂床层，反应和冷却间隔进行。适应场合：反应热效应较大，反应速率慢的反应。中间间接换热式：床层间加换热器（），调节温度。如：水煤气转换、二氧化硫的
氧化反应
1.绝热式固定床反应器
（2）多段式：有多段催化剂床层，反应和冷却间隔进行。适应场合：反应热效应较大，反应速率慢的反应。
中间间接换热式：床层间加换热器（换热盘管），调节温度。如：环己醇脱氢制环己酮及丁二醇脱水制丁二烯。
换热盘管
1.绝热式固定床反应器
（2）多段式：有多段催化剂床层，反应和冷却间隔进行。适应反应热效应较大，反应速率慢的反应。
冷激式：用冷流体直接与上一段出口气体混合来实现降温。多适应于工业上高压力操
•以高温烟道气为载体，将反应所需热量在反应管外通过管壁传给催化剂层
生产实例：乙苯催化脱氢制备苯乙烯。
2、换热式固定床反应器
（1）外换热式：以各种载热体为换热介质的对外换热式反应器多为列管式结构。载热体选择：
低于240℃----加压热水 250—300 ℃ -----导热油 300 ℃ -----熔盐（KNO353%，NaNO27%、NaNO340%） 600—700℃左右----烟道气

《固定床反应器设计原理》课模设计之作品说明书

《固定床反应器设计原理》课模设计之作品说明书四川理工学院Fellow Traveler1.作品设计及使用说明（1）作品设计方法：在作品制作前期，我们主要在分部分查找资料，然后汇总筛选，咨询老师，商量确定作品内容，使用office2013软件进行课件的初步制作。

为了更加直观易懂，在资料处理过程中尽可能保留动画以及采用自己作图的方式来处理。

初稿完成后综合大家意见先自行修改再根据老师的指导进行全面修改，最终在老师的指导下确定作品的最后形式。

（2）作品使用说明：本作品分为源代码PPT部分和作品呈现的MP4视频模式。

PPT部分可使用常用office软件打开，为了适配效果好，请尽量使用较新版本，谢谢。

呈交的视频作品可用任何一款具有播放MP4格式视频的视频软件进行播放。

2.作品内容说明（1）设计基础：作为化学工程与工艺专业的学生，比较系统的学习过《化学反应工程》这门学科，因此对固定床反应器也有一定了解。

作品内容主要以《化学反应工程》（第二版，郭楷主编，化学工业出版社）为基础，围绕固定床反应器展开，结合书中内容来查找相关资料。

另外对于PPT的制作也有过一点实践，因此在此基础上选择了本选题以及课件以PPT的形式来呈现。

（2）作品逻辑分析：我们从反应器的应用及工作背景入手，引出固定床反应器的设计原理这一选题，围绕固定床反应器为中心展开，介绍了气固相催化反应过程中的传质及传热过程，以此来说明选题。

（3）作品内容：此作品通过对固定床反应器的分类及特点和气固相催化反应的介绍来阐述固定床反应器的设计原理。

主要包括选题背景、固定床反应器的简介、固定床反应器中的气固相催化反应、总结及选题应用这五大部分。

选题背景主要介绍了固定床反应器在化工厂及实验室中的使用情况和固定床反应器的发展成型。

第二部分主要介绍了固定床反应器分为四大类型：单段绝热式、多段绝热式、冷激式、列管式，以对比的形式分别介绍各种类型的固定床反应器的优缺点，并采用动画的形式表现其内部特点及气体走向，在此感谢东方仿真的动画支持。

固定床课程设计

固定床课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握固定床反应器的基本概念、原理及其在化工生产中的应用；2. 使学生了解固定床反应器的类型、结构及其对反应性能的影响；3. 帮助学生理解固定床反应器内物质的传递过程及其对反应速率的影响。

技能目标：1. 培养学生运用固定床反应器的基本原理，分析实际化工生产过程中固定床反应器的设计与操作；2. 提高学生运用数学模型对固定床反应器性能进行预测和优化的能力；3. 培养学生通过实验、数据分析和解决实际问题的能力。

情感态度价值观目标：1. 激发学生对化学工程学科的兴趣，培养其主动学习和探究的精神；2. 培养学生的团队合作意识，使其在小组讨论和实验中学会倾听、尊重和协作；3. 增强学生的环保意识，使其认识到化学反应过程对环境的影响，并积极倡导绿色化学。

课程性质：本课程为化学工程与工艺专业核心课程，以理论教学和实践教学相结合的方式进行。

学生特点：学生已具备一定的化学基础和化工原理知识，具有一定的数学和物理学习能力。

教学要求：结合课程性质、学生特点，本课程要求学生在理解固定床反应器基本原理的基础上，能够运用所学知识解决实际问题，培养实际操作能力和创新能力。

通过本课程的学习，学生能够达到上述课程目标，为今后从事化工生产及相关领域的研究与开发工作奠定基础。

二、教学内容1. 固定床反应器基本原理：包括反应器类型、结构特点、反应物和产物在床层内的流动及反应过程。

教材章节：第二章“固定床反应器”内容列举：反应器内流动特性、反应速率方程、反应器设计方程。

2. 固定床反应器设计：涉及床层直径、高度、反应器内流速等参数的计算与优化。

教材章节：第三章“固定床反应器设计”内容列举：床层设计、流速计算、压降分析、反应器性能优化。

3. 固定床反应器操作与控制：分析操作条件对反应器性能的影响，探讨反应器控制策略。

教材章节：第四章“固定床反应器操作与控制”内容列举：操作条件影响、温度控制、压力控制、反应器稳定性分析。

固定床的特点及应用

蚀，无相变，温度范围200~ 350℃
3.熔盐：温度范围300℃～400℃，由无机熔盐KNO3、NaNO3、NaNO2按
一定比例组成，在一定温度时呈熔融液体，挥发性很小。但高温下渗
透性强，有较强的氧化性。
4.烟道气：适用于600～700℃的高温反应。
32
汽化效率高选择性提高
压力高
温度易控投资大设备
其中以利用气态物质为反应物料，通过由固体催化剂所构成的床层进行反应的气固相催化反应器在化工生产中应用最为广泛。
固定床反应器 - 基本原理
• 又称填充床反应器，装填有固体催化剂或固体反应物用
以实现多相反应过程的一种反应器。固体物通常呈颗粒状，粒
径2～15mm左右,堆积成一定高度（或厚度）的床层。床层静止不动，流体通过床层进行反应。它与流化床反应器及移动床反
特点：传热面积大，传热效果好，易控制催化剂床层温度，反应速率快，选择性高。缺点：结构较复杂，设备费用高。应用：能适用于热效应大的反应。
列管式固定床反应器
二〉换热式固定床反应器
✪列管式固定床反应器

热效应较大，不宜采用绝热式反应器，可采用换热式固定床反
应器。此设备如同列管式换热器，又称为列管式固定床反应器。
应器的区别在于固体颗粒处于静止状态。固定床反应器主要用
于实现气固相催化反应，如氨合成塔、二氧化硫接触氧化器、烃类蒸汽转化炉等。用于气固相或液固相非催化反应时，床层
则填装固体反应物。涓流床反应器也可归属于固定床反应器，
气、液相并流向下通过床层，呈气液固相接触。
• 涓流床反应器，是固流床三相反应器之一。指在反应器中，气液成逆流或气液向下并流，液体以薄膜形式与气体接触的三相床反应器。液体流为非连续相由上而下流动。用于石油产品的加氢脱硫、脱氮、脱钒、脱金属和加氢裂化，丙烯水合和废水处理等过程。滴流床的优点是接触时间分布较窄，且可在进入反应区前脱除毒物。床内流动接近平推流可获得高转化率；荷液量低，可减少加氢脱硫时油品热裂解，缺点是低液流速率，液体与催化剂的比例较低，可能形成局部的温度与浓度梯度，甚至不完全润湿，影响反应效果；径向传热差，易于局部过热而导致失活；在催化剂颗粒较大、反应速率较快时，内扩散影响会导致有效系数低落；长期操作中，积炭、污垢等会使催化剂孔口堵塞，影响寿命。

固定床

流出r+dr面：
CA CA 2 rdl ( Er ) 2 rdl ( Er ) dr r r r
化
学
工
程
系 dr
进入l面：
C A 2 rdr (uC A EZ ) l
dl
r
流出l+dl面：
CA CA 2 rdr (uCA EZ ) 2 rdr (uCA EZ ) dl l l l
环体内反应掉的量
2 rdrdl b (rA )
化
学
工
程
系
C A C A 1 (rEr ) ( Ez ) (uC A ) B rA 0 r r r l l l

同样可作热量衡算
1 T T (rEr ) (Ez ) (cpGT ) B rA (H A ) 0 r r r l l l
固定床反应器
化
学
工
程
系
6.1概述
固定床反应器
绝热床反应器换热式反应器
绝热反应器
单段绝热反应器多段绝热反应器
换热反应器
列管式固定床反应器
化
学
工
程
系
换热式固定床反应器
化
学
工
程
系
列管式固定床反应器
化
学
工
程
系
多段固定床绝热反应器段间换热式
出塔气进塔气
化
学
工
程
系
原料气冷激式
出塔气进塔气
Pe,z : 2
化
学
工
程
系
6.3绝热床计算拟均相一维模型（将固体颗粒和流体当作均相物系考虑）：轴向上存在温度和浓度分布径向上是等温和等浓度 a 平推流模型

初步设计说明范本(建筑+结构+电)

初步设计说明范本（建筑+结构+电）【一】总论及总平布置说明【二】项目建设的必要性、可行性【三】建筑设计说明【四】结构设计说明【五】给排水设计说明【六】电气设计说明【七】消防设计说明【八】节能设计说明【九】环保设计说明【十】项目实施计划及质量、投资管理【十一】投资概算与资金筹措【十二】结论【一】总论及总平布置说明一、设计依据1、西藏拉孜县拉孜镇中心小学提供的用地规划许可证及批准的方案图。

2、西藏拉孜县拉孜镇中心小学关于西藏拉孜县拉孜镇中心小学教工宿舍建设项目对我司的委托书。

3、地勘报告4、国家现行的有关规范、规定4.1民用建筑设计通则GB50352-20054.2建筑设计防火规范GB50016-20064.3民用建筑热工设计规范GB50176-934.4《住宅设计规范》GB 50096-20114.5《宿舍建筑设计规范》JGJ36-20054.6外墙外保温工程技术规程JGJ144-20044.7 屋面工程技术规范GB50345-20124.8 公共建筑节能设计标准GB 50189-20054.9建筑设计防火规范GB50016-2006二、项目概况1、建设单位：西藏拉孜县拉孜镇中心小学。

建设地点：西藏拉孜县。

2、项目组成：拉孜县拉孜镇中心小学教工宿舍。

3、建设规模：规划净用地面积：2317.8 m2。

建筑总面积：940.32m2层数：二层结构形式：砌体结构建筑高度：6.9米4、建筑防火类别及耐火等级:耐火等级均为二级。

5、设计耐久年限：50年6、抗震设防裂度：7度三、设计范围建筑、结构、给水排水、电气设计(一)、场地概况:拉孜县拉孜镇中心小学教工宿舍—教工宿舍(二)、总体布置:拉孜县拉孜镇中心小学教工宿舍位于西藏拉孜县拉孜镇中心小学。

(三)、交通组织:本项目-----满足消防救援的要求。

(四)、主要技术经济指标表【二】项目建设的必要性、可行性由于西藏拉孜县拉孜镇中心小学教工宿舍用房不足，现因实际情况的需要，拟建拉孜县拉孜镇中心小学教工宿。

固定床反应器设计

孔隙率分布
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。
催化剂微孔内的扩散过程对反应速率有很大的影响。反应物进入微孔后，边扩散边反应。如扩散速率小于表面反应速率，沿扩散方向，反应物浓度逐渐降低，以致反应速率也随之下降。采用催化剂有效系数对此进行定量的说明。
实际催化反应速率催化剂化剂内表面与外温度, 浓度相同时的反应速率
rP rS
结论：当 ≈1时，反应过程为动力学控制，当＜1时，反应过程为内
扩散控制。
内扩散不仅影响反应速率，而且影响复杂反应的选择性。如平行反应中，对于反应速率快、级数高的反应，内扩散阻力的存在将降低其选择性。又如连串反应以中间产物为目的产物时，深入到微孔中去的扩散将增加中间产物进一步反应的机会而降低其选择性。
注意事项：
固定床反应器内常用的是直径为3~5mm的大颗粒催化剂，一般难以消除内扩散的影响。实际生产中采用的催化剂，其有效系数为 0.01～1。因而工业生产上必须充分估计内扩散的影响，采取措施尽可能减少其影响。在反应器的设计计算中，则应采用考虑了内扩散影响因素在内的宏观动力学方程式。
外扩散过程
流体与催化剂外表面间的传质。
NA kcASe cGA cSA
在工业生产过程中，固定床反应器一般都在较高流速下操作。因此，主流体与催化剂外表面之间的压差很小，一般可以忽略不计，因此外扩散的影响也可以忽略。
结论：外扩散的影响也可以忽略。

固定床反应器的工艺设计

固定床反应器的工艺设计1. 引言固定床反应器是一种常见的化工设备，广泛应用于化学工业中的各种反应过程中。

它由一个固定的催化剂床和一个通过床上空隙流动的气体或液体组成。

通过适当的设计和调节，固定床反应器可以实现高效的反应转化率和产出。

本文将介绍固定床反应器的工艺设计，包括反应器的结构、催化剂选择、反应条件等方面的内容。

2. 反应器的结构固定床反应器一般由反应器本体、催化剂床层、进出料口、反应气体或液体的流动通道等组成。

其中，反应器本体一般采用合适的材料制成，以承受反应过程中的温度和压力。

催化剂床层通常由多层的填料或颗粒催化剂组成，以提供反应活性面积和流动通道。

为了实现高效的反应，固定床反应器通常还配备有预热器、冷却器、再生器等附属设备，以控制反应温度、催化剂活性和产物的分离等。

3. 催化剂的选择催化剂是固定床反应器中实现化学反应的关键组件。

在选择催化剂时，需要考虑反应的性质、反应温度和压力、催化剂的稳定性和活性等因素。

常见的催化剂包括金属催化剂、氧化物催化剂、酸碱催化剂等。

选择合适的催化剂可以提高反应的转化率和选择性，降低反应温度和压力，减少副反应和催化剂失活等问题。

4. 反应条件的确定反应条件的确定是固定床反应器工艺设计的重要环节。

反应条件包括温度、压力、反应物浓度、催化剂负荷量等因素。

在确定反应温度时，需要考虑反应的热力学平衡和动力学要求。

过高的温度可能导致副反应的发生和催化剂失活，而过低的温度则可能使反应速率过慢。

压力的选择取决于反应物的状态和反应的热力学平衡。

在固定床反应器中，通常会通过控制进料流量和床层压降来维持适当的压力。

反应物浓度对反应速率和选择性有直接影响。

合理选择反应物浓度可以提高反应转化率和产物选择性。

催化剂负荷量的确定需要考虑催化剂的活性和催化剂床层的透气性。

过高的催化剂负荷量可能导致流动阻力加大，而过低的负荷量则可能使反应活性降低。

5. 反应器的优化和改进固定床反应器的工艺设计是一个复杂的过程，通常需要通过试验和模拟来进行优化和改进。

第六章固定床反应器的工艺设计

第六章固定床反应器的工艺设计固定床反应器是一种常见的反应器类型，广泛应用于化工、石油化工等领域。

在固定床反应器的工艺设计中，需要考虑反应器的尺寸、材料选择、催化剂的选择和补给方式等因素。

本文将从这些方面介绍固定床反应器的工艺设计。

固定床反应器的尺寸设计包括反应器的长度、直径和体积等方面。

尺寸的选择应该根据反应物的性质、反应速率以及保持良好的传质和传热效果来确定。

通常情况下，反应器的直径在0.3-2米之间，体积在0.1-1000立方米之间。

反应器的长度一般要大于反应床的一层，以保证反应物在床层中有足够的停留时间和接触时间。

在材料的选择上，固定床反应器应选用耐高温、耐腐蚀和具有良好物理性能的材料。

常见的材料有不锈钢、镍基合金、钛合金等。

尤其对于高温反应和腐蚀性反应，选择合适的材料对保证反应器的使用寿命和安全性非常重要。

催化剂的选择对于固定床反应器的工艺设计来说也是至关重要的。

催化剂的性质直接影响着反应速率和产品选择性。

选用合适的催化剂可以提高反应效率和产物纯度。

常见的催化剂有金属催化剂、氧化物催化剂、分子筛催化剂等。

催化剂的选择要综合考虑反应物性质、反应条件以及经济因素。

对于固定床反应器的补给方式，常见的有逆流填料法、上升流填料法和下降流填料法等。

逆流填料法是指反应物和催化剂的进气方向相反，有利于反应物的分散和接触。

上升流填料法是指反应物和催化剂沿床层一同向上流动，适用于液相反应和气相-液相反应。

下降流填料法是指反应物和催化剂沿床层一同向下流动，适用于气相反应。

补给方式的选择要根据反应物的性质和反应条件来确定，以获得最佳的反应效果。

固定床反应器的工艺设计还需要考虑反应器的加热和冷却方式。

一般情况下，可以通过外部加热和冷却设备，如蒸汽、冷却水等来实现反应器的加热和冷却。

加热方式有直接加热和间接加热两种。

直接加热是指将加热介质（如蒸汽）直接送入反应器中进行加热，适用于高温反应。

间接加热是指通过换热器将加热介质与反应物进行热交换，适用于低温反应。

固定床设备技术要求及主要性能参数要求

用途仪器型号
固定床设备技术要求及主要性能参数要求
教学及科研实验设备，应用于反应工程、工业催化、精细化工、药物合成、石油及天然气化工、煤化工等领域的催化剂评价和性能测试。定制
突出特点
进料装置：反应釜长度 1.5-2m 材料为镍合金，密封，符合氟材料制备特殊用途，≥20 大气压
总体指标
பைடு நூலகம்
使用压力≥20 个大气压最高使用温度：600℃，精度≤+/-0.2% 整个装置的反应温度、压力、流量均实现计算机控制，可测反应器内催化剂床层轴向温度分布及催化剂热点温度，并有自动温度、压力报警功能，系统自动存储实验数据。

第六章固定床

流同时存在,径向、轴向返混同时存在。

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。
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数学模型
1.拟均相模型忽略床层中粒子与流体间温度与浓度的差别。 1）平推流的一维模型 2）有轴向返混的一维模型 3）同时考虑径向混合和径向温差的二维模型。
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反应的热传递过程: 1. 反应热有催化剂颗粒内部向外表面传递； 2. 反应热由催化剂外表面向流体主体传递；
3. 反应热少部分由反应后的流体沿轴向带走,
主要部分由径向通过催化剂和流体构成的床层
传递到反应器器壁由载体热带走；
上述的每一传热过程都包括着传导，对流和辐射三种传热方式，了解床层内部的温度分布，必须引进床层内部和床层与器避之间的传热计算。
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2 u P ' m 1 B f ( )( 3 ) L dS B
150 f 1.75 ReM
'
一般床压不宜超过床内压力的 15% ，所以颗粒不能太细，应做成圆球状。
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压降的计算 Δ P=Δ P1+ =
Δ P2 Pa
2 f uOG L0 (1 ) 2 f uOG L0 (1 ) 150 2 1.75 3 dS dS 3
xWi i 1 d i
n
几何平均直径：
di
di di

30
6.2.3 床层空隙率及分布
固定床层是由许许多多的催化剂颗粒堆积而成的，
床层空隙率是表征床层结构的主要参数。
ε－颗粒间自由体积与整个体积之比。
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1) 床层空隙率分布

固定床单元操作手册

文档编号:TSS_DOC.DOCC2X加氢单元仿真培训系统（固定床反应器）操作说明北京东方仿真技术有限责任公司2004年6月一.工艺流程说明工艺说明本流程为利用催化加氢脱乙炔的工艺。

乙炔是通过等温加氢反应器除掉的,反应器温度由壳侧中冷剂温度控制。

主反应为：nC2H2＋2nH2→（C2H6）n，该反应是放热反应。

每克乙炔反应后放出热量约为34000千卡。

温度超过66℃时有副反应为：2nC2H4→（C4H8）n，该反应也是放热反应。

冷却介质为液态丁烷，通过丁烷蒸发带走反应器中的热量，丁烷蒸汽通过冷却水冷凝。

反应原料分两股,一股为约-15℃的以C2为主的烃原料,进料量由流量控制器FIC1425控制;另一股为H2与CH4的混合气,温度约10℃,进料量由流量控制器FIC1427控制。

FIC1425与FIC1427为比值控制,两股原料按一定比例在管线中混合后经原料气/反应气换热器(EH-423)预热,再经原料预热器(EH-424)预热到38℃,进入固定床反应器(ER-424A/B)。

预热温度由温度控制器TIC1466通过调节预热器EH-424加热蒸汽(S3)的流量来控制。

ER-424A/B中的反应原料在 2.523MPa、44℃下反应生成C2H6。

当温度过高时会发生C2H4聚合生成C4H8的副反应。

反应器中的热量由反应器壳侧循环的加压C4冷剂蒸发带走。

C4蒸汽在水冷器EH-429中由冷却水冷凝,而C4冷剂的压力由压力控制器PIC-1426通过调节C4蒸汽冷凝回流量来控制,从而保持C4冷剂的温度。

本单元复杂控制回路说明：FFI1427:为一比值调节器。

根据FIC1425（以C2为主的烃原料）的流量，按一定的比例，相适应的调整FIC1427（H2）的流量。

比值调节：工业上为了保持两种或两种以上物料的比例为一定值的调节叫比值调节。

对于比值调节系统，首先是要明确那种物料是主物料，而另一种物料按主物料来配比。

在本单元中，FIC1425（以C2为主的烃原料）为主物料，而FIC1427（H2）的量是随主物料（C2为主的烃原料）的量的变化而改变。

固定床吸附塔的工艺流程说明

固定床吸附塔的工艺流程说明下载温馨提示：该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。

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固定床

缺点：1.气体流动状态与活塞流偏离较大，气流与床层颗粒发生返混，以致在床层轴向没有温度差及浓度差，使气固接触不良，使反应的转化率降低；2.催化剂颗粒间相互剧烈碰撞，造成催化剂的损失和除尘的困难；3、由于固体颗粒的磨蚀作用，管子和容器的磨损严重。
感谢观看
某些固定床反应器，如实验室测试动力学数据的装置，床层高度与颗粒直径的比值往往低于一百倍，称为薄床层，此时必须考虑轴向返混的影响。但可以在催化床上、下部填充适当大小的惰性物料，造成整个填充床处于平推流状态。
数学模型
固定床反应器是研究得比较充分的一种多相反应器，描述固定床反应器的数学模型有多种，大致分为拟均相模型（不考虑流体和固体间的浓度、温度差别）和多相模型（考虑到流体和固体间的浓度、温度差别）两类，每一类又可按是否计及返混，分为无返混模型和有返混模型，按是否考虑反应器径向的浓度梯度和温度梯度分为一维模型和二维模型。
固定床反应器中的催化剂不限于颗粒状，状催化剂早已应用于工业上。目前，蜂窝状、纤维状催化剂也已被广泛使用。
粒度分布：5-50mm之间，大于50mm和小于5mm的应小于5%。灰熔点高于120度。灰和水的总和小于50%。适合高水分、高灰分含量的低阶煤。适应高灰、高水、高灰熔融性温度的煤。煤要有一定的热强度和机械强度。煤气中含体积分数10%左右的甲烷比较适合煤制天然气项目，投资也相对较低。这也是国内多数煤制天然气项目选择鲁奇炉的原因。毎产生1000NM3的甲烷，要产生1.7吨难处理的含酚废水。其不足之处是：使用块煤、煤气水量大、副产品量少时难以加工利用。
原理
当气体以较低速度自下而上通过均匀固体颗粒床层时，气体只在静止不动的固体颗粒空隙中穿过，固体颗粒床层的高度基本上维持不变，这样的床层称为固定床。随着气体流速增大，固体颗粒床层开始松动，固体颗粒的相对位置也在一定区域内调整，床层高度略有增加；如果气体流速继续增大，固体颗粒则完全悬浮在向上流动的气体中，并进行相当不规则的运动；气体流速进一步增大，床层高度将随之增加，固体颗粒的运动更为激烈，但仍停留在床层中，而不被气流所带出，这样的床层称为流化床。当气体流速继续增大，流化床的上界面消失，固体颗粒分散悬浮在气体中并被气流夹带而离开床层，这样的床层称为气流床，此时，气体通过固体颗粒床层的压力降随气体空塔速度的增大而急剧减小，甚至固体颗粒被气体全部带出。根据上述原理，形成3种制气技术，即固定床气化、流化床气化和气流床气化。

多管式固定床课程设计

多管式固定床课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解并掌握多管式固定床反应器的基本结构及其工作原理。

2. 学生能够描述多管式固定床反应器在化工生产中的应用及优缺点。

3. 学生能够运用所学知识，分析多管式固定床反应器的设计参数对反应性能的影响。

技能目标：1. 学生能够运用数学模型进行多管式固定床反应器的设计计算。

2. 学生能够通过实际案例分析，提出优化多管式固定床反应器性能的方案。

3. 学生能够熟练运用图表、数据和文字描述多管式固定床反应器的性能特点。

情感态度价值观目标：1. 学生能够培养对化学工程学科的兴趣和热情，提高学习积极性。

2. 学生能够认识到化学工程在实际生产中的重要性，增强社会责任感和使命感。

3. 学生能够通过团队协作解决问题，培养合作精神和沟通能力。

课程性质：本课程为化学工程学科的专业课程，旨在帮助学生掌握多管式固定床反应器的设计与应用。

学生特点：学生具备一定的化学基础和工程原理知识，具有较强的逻辑思维能力和动手能力。

教学要求：结合学生特点，采用讲授、讨论、案例分析等教学方法，注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力和创新能力。

通过本课程的学习，使学生能够达到上述课程目标，为未来从事化工生产及相关领域工作打下坚实基础。

二、教学内容1. 多管式固定床反应器的基本概念与结构特点- 反应器分类及多管式固定床反应器的应用范围- 多管式固定床反应器的结构组成及工作原理2. 多管式固定床反应器的设计原理- 反应器设计的基本要求与参数选择- 数学模型在多管式固定床反应器设计中的应用- 设计计算方法及案例分析3. 多管式固定床反应器的性能评价与优化- 反应器性能评价指标及影响因子- 性能优化方法及策略- 实际案例分析4. 多管式固定床反应器的应用实例- 工业生产中的应用案例- 新型多管式固定床反应器的研究与发展教学内容安排与进度：第一周：多管式固定床反应器的基本概念与结构特点第二周：多管式固定床反应器的设计原理（一）第三周：多管式固定床反应器的设计原理（二）第四周：多管式固定床反应器的性能评价与优化第五周：多管式固定床反应器的应用实例及讨论本教学内容依据课程目标，结合教材相关章节，注重科学性和系统性。