【化学反应工程】固定床反应器 ppt课件
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固定床和流化床反应器ppt课件
层，可采用离心流动或向心流动，床层同外界无 热交换。径向反应器与轴向反应器相比，流体流 动的距离较短,流道截面积较大,流体的压力降较小。 但径向反应器的结构较轴向反应器复杂。以上两 种形式都属绝热反应器,适用于反应热效应不大,或 反应系统能承受绝热条件下由反应热效应引起的 温度变化的场合。
• ③列管式固定床反应器。
• 当流体通过床层的速度逐渐提高到某值时，颗粒 出现松动，颗粒间空隙增大，床层体积出现膨胀。 如果再进一步提高流体速度，床层将不能维持固 定状态。此时，颗粒全部悬浮与流体中，显示出 相当不规则的运动。随着流速的提高，颗粒的运 动愈加剧烈，床层的膨胀也随之增大，但是颗粒 仍逗留在床层内而不被流体带出。床层的这种状 态和液体相似称为流化床。其中，流化床的种类 有：最小流化床，鼓泡流化床，腾涌流化床。
固定床反应器的结构
1.绝热式固定床反应器 1.1单段绝热式
1-矿渣棉2-瓷环3-催化剂 1-催化剂 2-冷却器
固定床反应器有三种基本形式
• 固定床反应器有三种基本形式： • ①轴向绝热式固定床反应器。流体沿轴向自上而
下流经床层，床层同外界无热交换。 • ②径向绝热式固定床反应器。流体沿径向流过床
固定床反应器
• 固定床反应器又称填充床反应器，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。
固定床 反应器
分类及其应用
不同 的传 热要 求和 传热 方式
单段绝热式
二段
绝 热 式 多段绝热式
真思考如何为以后的发展开好头。
Thank you
流化床反应器的结构
流化床反应器类型 ➢ 按固体颗粒是否在系统内循环分
• ③列管式固定床反应器。
• 当流体通过床层的速度逐渐提高到某值时，颗粒 出现松动，颗粒间空隙增大，床层体积出现膨胀。 如果再进一步提高流体速度，床层将不能维持固 定状态。此时，颗粒全部悬浮与流体中，显示出 相当不规则的运动。随着流速的提高，颗粒的运 动愈加剧烈，床层的膨胀也随之增大，但是颗粒 仍逗留在床层内而不被流体带出。床层的这种状 态和液体相似称为流化床。其中，流化床的种类 有：最小流化床，鼓泡流化床，腾涌流化床。
固定床反应器的结构
1.绝热式固定床反应器 1.1单段绝热式
1-矿渣棉2-瓷环3-催化剂 1-催化剂 2-冷却器
固定床反应器有三种基本形式
• 固定床反应器有三种基本形式： • ①轴向绝热式固定床反应器。流体沿轴向自上而
下流经床层，床层同外界无热交换。 • ②径向绝热式固定床反应器。流体沿径向流过床
固定床反应器
• 固定床反应器又称填充床反应器，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。
固定床 反应器
分类及其应用
不同 的传 热要 求和 传热 方式
单段绝热式
二段
绝 热 式 多段绝热式
真思考如何为以后的发展开好头。
Thank you
流化床反应器的结构
流化床反应器类型 ➢ 按固体颗粒是否在系统内循环分
固定床反应器 ppt课件
3
cp
1/
3
0.094
d pG
0.8
cp
0.4
适用范围： d pG / 40
a12 , (b) —— 是b的函数，由图6-16查取。
（6-40）
图6-16
ppt课件
21
[例6-2]
解：（1）
ppt课件
22
6.2.4 固定床中的传质与混合
B
1
B p
B —— 床层堆积密度；
p —— 颗粒视密度。
注意：颗粒视密度与真
密度之间的区别。
讨论：
（1）床层空隙率与颗粒
形状和尺寸的关系。
（2）壁效应及流体均布。
图6-9 填充床的空隙率
ppt课件
10
三、固定床的当量直径
（1）床层比表面
Se
npap
(1 B ) p Vp p
A
C
A A
B
111/ 2 1
1/ 2
pA
yA pt
yA0
1
1
A
xA yA0
计算传质系数的经验关联式
JD
kC
G
D
2/3
kG P GM
D
2/3
（6-43）
式中, SC / D 称为施密特数； JD —— 传质因子。
J D 0.84Re0.51 0.05 Re 50 J D 0.57Re0.41 50 Re 1000
（6-59）
式（6-55）和（6-59）分别积分并整理得：
设备固定床反应器课件
定期对反应器内部进行清洁，清理积料和 杂质，保持设备内部的清洁度。同时对设 备外部进行保养，保持设备的外观整洁。
更换配件
记录与报告
根据需要，定期更换设备的易损件和磨损 件，如密封圈、加热元件等，确保设备的 正常运行。
对设备的运行情况、维护保养情况、故障 处理情况等进行记录和报告，为设备的维 修和保养提供依据。
异常处理
在反应过程中出现异常情况时，应ห้องสมุดไป่ตู้即采取相应的处理措 施，如降低温度、停止进料、排放有害气体等，确保设备 和人员安全。
操作步骤
按照规定的操作步骤启动反应器，包括加热、加料、调节 参数等，并密切关注反应过程中的温度、压力、流量等关 键参数。
停机操作
在停机时，应按照规定的操作步骤进行，包括关闭加热、 停止进料、冷却设备等，同时做好设备的清洁和保养工作 。
在新能源领域的应用
固定床反应器在新能源领域主要 用于燃料电池和太阳能电池的生
产。
在燃料电池中，固定床反应器能 够实现高效能、低成本的氢气和
氧气分离。
在太阳能电池中，固定床反应器 能够用于硅片的加工和处理，提
高太阳能电池的转换效率。
03
设备固定床反应器的操作与维护
操作规程
启动前检查
在启动固定床反应器之前，应检查设备是否处于良好的工 作状态，包括检查各部件的紧固情况、润滑系统、阀门开 闭状态等。
在气固相催化反应中，固定床反应器能够提供良好的传质和传热性能，提高反应效 率。
在液固相非催化反应中，固定床反应器能够实现连续操作，提高生产效率和产品质 量。
在制药生产中的应用
固定床反应器在制药生产中主 要用于抗生素、生物制品和中 药的生产。
固定床反应器能够提供稳定的 生产条件，保证药品质量和安 全性。
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
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
固定床反应器.ppt
Topt R ln
(E2 E1) k0E1CA0 (1 xA)
k0 ' E2 (CR0 CA0xA )
0
T
( 1 1 ) R ln E2 Topt Te E2 E1 E1
对一级反应且CR0=0时有
-rA
rA
k CA0 [(1
xA)
xA K
]
K
K0
exp[
H r R
(1 T
1 T0
)]
T
xA
固定床反应器的最优温度分布
1
随着x增加,逆反应增 加, 反应最优温度 随之下降.
x= 0
Topt
0
x
T
等速率线 (-rA)=0
(-rA)增加 Topt
T
T1 T2
0
x
0
x1
x2 x
T1 x1 T2 x2
例
合成NH3反应1/2N2＋3/2H2 NH3是可逆放热反应，在铁催 化剂下E＝58.6 kJ/mol，E’＝167.5 kJ/mol，平衡常数Kp与温度的 关系为logKp＝（2171+19.6P）／T－（4.2+0.02P），P为总压力 ［MPa］。试计算下列条件下的最优温度Topt。
第五章 固定床反应器
见P184-185介绍： 催化剂不动； 流体相是气，液或气液并流,逆流； 应用很广：合成NH3，H2SO4，CO水煤气变换 制H2，乙烯氧化制环氧二烷，乙苯脱H2制苯,轻 油蒸汽裂解制乙烯；石化产品：橡胶，纤维， 树脂中均大量用固定床催化反应器。 主要问题是散热方案：催化剂床层导热差
dp 6
由左＝右可得：
f'
150
De
8.314 167.48
固定床反应器.ppt1
优点
1.化学反应速率较快、在完成同样的生产能力时 所需的催化剂和反应器体积较小。 2.可以严格控制停留时间，调节温度的分布。 3.催化剂可连续使用。 4.可在高温、高压条件下操作。
存在的不足
1.催化剂载体导热性不良，床层中的传热性 能较差。可能出现“飞温”。 2.如果使用的催化剂较小颗粒，会造成流体 阻力增大，破坏正常操作，使得催化剂的 活性内表面得不到充分利用。 3.催化剂的再生、更换不方便。
多段绝热式固定床反应器
﹙a﹚ 中间换 热式
﹙b﹚中间 换热式
﹙c﹚中间 换热式
﹙d﹚冷激式
﹙e﹚ 冷激式
以各种载热体为介质的对外换热式 反应器多为列管是结构如下图所示 类似于列管式换热器
列管式固定床反应器中，合理选择载热体及其温度的控制是保 持反应稳定进行的关键。载热体的温度与反应温度的温差宜小 ，但必须移走反应过程中释放出的大量热量。这就要求有较大 的传热面积和传热系数。
二、固定床反应器的类型与结构 为适应不同的传热要求和传热方式，已 出现多种固定床反应器结构形式。主 要分为绝热式和换热式两类。 绝热式固定床反应器又可以分为单段式 和多段式。 换热式固定床反应器按换热介质不同可 分为对外换热式和自然式。 按照反应气体在催化床中的流动方向， 按照反应气体在催化床中的流动方向， 固定床反应器可分为轴向绝热式 轴向绝热式和 固定床反应器可分为轴向绝热式和径向 绝热式。 绝热式。
载热体的选择 240 ℃以下 250-300 ℃ 300-500 ℃ 600 ℃以上 加压热水 导热油 熔盐 烟道气
何谓热点？ 一般沿轴 向温度分 布都有一 最高温度 ，称为“ 热点”。 在热点以前放热速率大于移热速率，则床层温度升高，热点过 后恰恰相反，故床层温度逐渐降低。控制热点温度是使反应顺 利进行的关键。热点温度过高，使反应选择性降低催化剂变劣 甚至使反应失去稳定性而产生“飞温”。
固定床反应器
一、颗粒直径的表示方法
（1）表示方法 （i）体积相当直径 （ii）面积相当直径 （iii）比表面相当直径
dV(6VP/)1/3 da(aP/)1/2
dS6/S V6 V P/aP
式中，SV=ap/Vp，称为颗粒的比表面。
（2）不同当量粒径的关系
Sd VdS6 V P/a P
S (dV/da)2
式中，S aS /ap，称为颗粒的最新形版整状理p系pt 数（ S 1 ）。
最新版整理ppt
2
二、固定床反应器的种类 （1）绝热式反应器
图6-1 绝热床反应器
间接换热式
最新版整理ppt
图6-3 多段绝热床反应器
冷激式
3
（2）对外换热式反应器
图6-4 对外换热式反应器
特点：单位床层体积具有的传热面积大，传热性能良好；
反应器放大设计可靠性高。
最新版整理ppt
4
传热介质选用原则：
8
表6-1 非球形颗粒的形状系数
（3）混合粒子的平均直径
d d
1 n xi i1 d i
式中，xi是直径为di粒子在全部粒子中所占的质量分数，可采用 标准筛进行筛分分析得到。标准筛的规格见表6-2。
最新版整理ppt
9
二、床层空隙率
单位体积床层中,颗粒之间的空隙所占的体积分率。
式中
B
1
B p
B —— 床层堆积密度；
式中，dp —— 体积相当直径；Gum—— 质量流速。
fm和n可由图6-11查取。
图6-11 最固新版定整床理p的pt 摩擦系数
13
6.2.3 固定床中的传热 床层的传热性能直接决定了床内的温度分布，从而对反
应速率和产物的组成分布都具有十分重要的影响。
（1）表示方法 （i）体积相当直径 （ii）面积相当直径 （iii）比表面相当直径
dV(6VP/)1/3 da(aP/)1/2
dS6/S V6 V P/aP
式中，SV=ap/Vp，称为颗粒的比表面。
（2）不同当量粒径的关系
Sd VdS6 V P/a P
S (dV/da)2
式中，S aS /ap，称为颗粒的最新形版整状理p系pt 数（ S 1 ）。
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2
二、固定床反应器的种类 （1）绝热式反应器
图6-1 绝热床反应器
间接换热式
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图6-3 多段绝热床反应器
冷激式
3
（2）对外换热式反应器
图6-4 对外换热式反应器
特点：单位床层体积具有的传热面积大，传热性能良好；
反应器放大设计可靠性高。
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4
传热介质选用原则：
8
表6-1 非球形颗粒的形状系数
（3）混合粒子的平均直径
d d
1 n xi i1 d i
式中，xi是直径为di粒子在全部粒子中所占的质量分数，可采用 标准筛进行筛分分析得到。标准筛的规格见表6-2。
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9
二、床层空隙率
单位体积床层中,颗粒之间的空隙所占的体积分率。
式中
B
1
B p
B —— 床层堆积密度；
式中，dp —— 体积相当直径；Gum—— 质量流速。
fm和n可由图6-11查取。
图6-11 最固新版定整床理p的pt 摩擦系数
13
6.2.3 固定床中的传热 床层的传热性能直接决定了床内的温度分布，从而对反
应速率和产物的组成分布都具有十分重要的影响。
固定床反应器PPT课件
第15页/共54页
(5) 床层压降
• 流体通过催化剂床层产生压降的原因主要来自两个方面：
(1) 流体与粒子间摩擦阻力（低流速下主要受其影响）； (2) 流体在孔道中流动时突然扩大，缩小，撞击产生的阻力。
（高流速时主要受此项影响）。
•
床
层
压 降P 计
L
算式
f ( )( ：（经验u关m 2 联式1）B
比其它因素对压降更为敏感。 • 在生产过程中，流体的压头有限，床层压降往往有
重要影响，因此一般固定床中的压降不宜超过床内
第19页/共54页
(6) 固定床中的传热
• 化学反应大都伴有热效应，如对于放热反应，如何 把产生的热量及时传递出来是维持反应正常进行首 先要考虑的问题。
• 固定床中的传热通常可认为由三部分组成：一是从 催化剂内部向外表面传热（粒内传热）；二是催化 剂外表面与流体主体之间的传热；三是径向传热， 通过床层沿径向传递到器壁，由壁外载热体带走的 传热过程。
。d体v积相(当6V直p )径13
dV
： 即V采P为用非体球积形相颗同粒的粒球子形体积颗 粒 直(6径-1来)
Vp
1 6
dv3
da
ap
a p 为非球粒子外表面积 (6-2)
ap
d
2 a
B. 面积相当直径da ：即采用外表面积相同的球形颗粒直径
表示。
第10页/共54页
C. 比表面相当直径ds ：即采用比表面积相同的球形颗粒的直径 来表示。
ds
B 3
)
(6-11)
式中：
f
150 ReM
1.75
ReM
ds um (1B )
为修正雷诺数
固定床反应器介绍资料ppt课件
分为气-固相催化反应器和液-固相催化反应器 两种。
其中以气态反应物料通过由固体催化剂所构成 的床层进行化学反应的气-固相催化反应器在化工 生产中应用最为广泛。
固定床反应器的原理
固定床反应器的结构形式
管式固定床反应器 径向固定床反应器 单段绝热式 多段绝热式 对外换热式 对外换热式结构 固定床反应器的实物
加氢反应器结构示意图
催化剂评价装置
固定床反应器实物
结
束
谢谢！
易磨损，可在高温高压下操作等。
主要缺点 流体流速不能太快，传热性能差，温度分布不易
控制均匀. 在放热反应中，换热式反应器轴向位置存在“热
点”，易造成“飞温”； 不能使用细颗粒的催化剂，且催化剂的再生和更
换不便。
固定床反应器的工作原理
凡是流体通过静态固体颗粒形成的床层而进行 化学反应的设备都称作固定床反应器。
固定床反应器
一、固定பைடு நூலகம்反应器的工业背景 二、固定床反应器的工作原理
1、固定床反应器的工作原理 2、固定床反应器的原理动画
三、固定床反应器的结构形式 四、固定床反应器的工艺仿真说明
1、固定床反应器的DCS图 2、固定床反应器的现场图
固定床反应器的工业背景
反应器是化工生产中的关键设备，是人们通过一定 的手段抑制副反应、提高转化率、提高生产能力的化学 反应设备。
在反应器内不仅有化学变化过程，还有传质和穿热 过程。
按反应物系聚集状态可分为均相和非均相反应器； 按换热方式分类有绝热式、对外换热式和自热式； 以反应器的结构形式又可分为釜式、管式、塔式、 固定床和流化床等反应器。
气-固相催化反应器的特点
主要优点 床内流体呈理想置换流动，流体停留时间可严格
其中以气态反应物料通过由固体催化剂所构成 的床层进行化学反应的气-固相催化反应器在化工 生产中应用最为广泛。
固定床反应器的原理
固定床反应器的结构形式
管式固定床反应器 径向固定床反应器 单段绝热式 多段绝热式 对外换热式 对外换热式结构 固定床反应器的实物
加氢反应器结构示意图
催化剂评价装置
固定床反应器实物
结
束
谢谢！
易磨损，可在高温高压下操作等。
主要缺点 流体流速不能太快，传热性能差，温度分布不易
控制均匀. 在放热反应中，换热式反应器轴向位置存在“热
点”，易造成“飞温”； 不能使用细颗粒的催化剂，且催化剂的再生和更
换不便。
固定床反应器的工作原理
凡是流体通过静态固体颗粒形成的床层而进行 化学反应的设备都称作固定床反应器。
固定床反应器
一、固定பைடு நூலகம்反应器的工业背景 二、固定床反应器的工作原理
1、固定床反应器的工作原理 2、固定床反应器的原理动画
三、固定床反应器的结构形式 四、固定床反应器的工艺仿真说明
1、固定床反应器的DCS图 2、固定床反应器的现场图
固定床反应器的工业背景
反应器是化工生产中的关键设备，是人们通过一定 的手段抑制副反应、提高转化率、提高生产能力的化学 反应设备。
在反应器内不仅有化学变化过程，还有传质和穿热 过程。
按反应物系聚集状态可分为均相和非均相反应器； 按换热方式分类有绝热式、对外换热式和自热式； 以反应器的结构形式又可分为釜式、管式、塔式、 固定床和流化床等反应器。
气-固相催化反应器的特点
主要优点 床内流体呈理想置换流动，流体停留时间可严格
固定床反应器ppt课件
• 压降m
1.75
1
3 B
B
g u m2
ds
式中：
Rem
: 修正的雷诺数，Re m
精品课件
dsum g g 1 B
33
固定床的传递特性
• 影响床层压力降的最大因素： • 床层的空隙率 • 流体的流速 • 两者稍有增大，会使压力降产生较大变化。 • 降低床层压降的方法： • 增大床层空隙率，如采用较大粒径的颗粒； • 降低流体的流速，但要考虑这会使相间的传质和
却。
精品课件
19
固定床反应器类型
精品课件
20
固定床反应器类型
• 列管式固定床反应器具有良好的传热性能，单位 床层体积具有较大的传热面积，可用于热效应中 等或稍大的反应过程。反应器由成千上万根“单 管”组成。一根单管的反应性能可以代表整个反 应器的反应效果，因而放大设计较有把握，在实 际生产中应用比较广泛。
• 颗粒的定型尺寸－－最能代表颗粒性质的尺寸为颗粒的当量直径。对于非球 形颗粒，可将其折合成具有相同的体积（或外表面积、比表面积）的球形颗 粒，以当量直径表示。如体积、外表面积、比表面积当量直径。
精品课件
29
固定床的传递特性
• 2、 床层空隙率
• 单位体积床层内的空隙体积(没有被催化剂 占据的体积，不含催化剂颗粒内的体积)。
固定床中的传热组成颗粒内传热颗粒与流体间的传热传热系数固定床中的传质1流体与催化剂颗粒外表面之间的传质前面讨论宏观动力学是采用催化剂表面的温度浓度然而催化剂表面的温度浓度却难于测量
精品课件
1
固定床反应器设计
小组成员：
一、固定床反应器定义
1. 定义：凡是流体通过不动的固体物料所形成的 床层而进行反应的装置。固体催化剂颗粒堆积 起来所形成的固定床层静止不动，气体反应物 自上而下流过床层，进行反应的装置称作固定 床反应器。
固定床反应器.方案47页PPT
固定床反应器.方案
51、没有哪个社会可以制订一部永远 适用的 宪法， 甚至一 条永远 适用的 法律。 ——杰 斐逊 52、法律源于人的自卫本能。——英 格索尔
53、人们通常会发现，法律就是这样 一种的 网，触 犯法律 的人， 小的可 以穿网 而过， 大的可 以破网 而出， 只有中 等的才 会坠入 网中。 ——申 斯通 54、法律就是法律它是一座雄伟的大 夏，庇 护着我 们大家 ；它的 每一块 砖石都 垒在另 一块砖 石上。 ——高 尔斯华 绥 55、今天的法律未必明天仍是法律。 ——罗·伯顿
谢谢！
36、自己的鞋我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
xiexie! 38、我这个人走得很慢，但是我从不后退。——亚伯拉罕·林肯
39、勿问成功的秘诀为何，且尽全力做你应该做的事吧。——美华纳
40、学而不思则罔，思而不学则殆。——孔子
51、没有哪个社会可以制订一部永远 适用的 宪法， 甚至一 条永远 适用的 法律。 ——杰 斐逊 52、法律源于人的自卫本能。——英 格索尔
53、人们通常会发现，法律就是这样 一种的 网，触 犯法律 的人， 小的可 以穿网 而过， 大的可 以破网 而出， 只有中 等的才 会坠入 网中。 ——申 斯通 54、法律就是法律它是一座雄伟的大 夏，庇 护着我 们大家 ；它的 每一块 砖石都 垒在另 一块砖 石上。 ——高 尔斯华 绥 55、今天的法律未必明天仍是法律。 ——罗·伯顿
谢谢！
36、自己的鞋我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
xiexie! 38、我这个人走得很慢，但是我从不后退。——亚伯拉罕·林肯
39、勿问成功的秘诀为何，且尽全力做你应该做的事吧。——美华纳
40、学而不思则罔，思而不学则殆。——孔子
最新文档-第七章固定床反应器-PPT精品文档
对于大小不等的混合粒子，其平均直径可用筛分分析数 据按下式计算：
dp
1/
n i1
xi di
(6- 7)
xi —直径为di的粒子所占的重量分 。率
筛孔的大小以数目表示：常用的有标准筛和泰勒标准筛。
标准筛部分规格
目数
20 40 60 80 100 120 140
孔的尺寸（mm） 0.920
列管式固定床
旁路气流
自热式固定床 反应器外壳用膨胀圈施行热补偿。
管间设有折流板，以增大传热系数，强化传热。
2）特点
气体流动接近于平推流，催 化剂用量少，反应选择性高。
传热效果较均相反应器好。
适用于热效应大、反应温度 需严格控制的场合。
4、径向反应器
1）结构 2）特点
压降小，节省压缩工。
第七章 固定床反应器
宋永辉 2019年4月20日
第六章 固定床反应器
凡是流体通过静止不动的固体物料所形成的 床层并进行化学反应的装置都称为固定床反应器。
6.1 概述 6.2 固定床中的传递过程 6.3 固定床反应器的数学模型 6.4 固定床反应器的设计计算 6.5 固定床反应器模型评述
6.1 概 述
对于球形颗粒，当20<Rem<7000,0.05<ds/dt<0.3时，
h0dt
f
2.03 R0 m e.8ex p6(d dst )
对于圆柱形颗粒，当20<Rem<800,0.03<ds/dt<0.2时，
h0d t f
1 .26
Re
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第七章 固定床反应器
PPT课件
1
第七章 固定床反应器
凡是流体通过静止不动的固体物料所形成的床层 并进行化学反应的装置都称为固定床反应器。 7.1 概述 7.2 固定床中的传递过程 7.3 固定床反应器的数学模型 7.4 固定床反应器的设计计算
7.5 固定床反应器模型评述
PPT课件 2
7.1 概 述
PPT课件 9
对于大小不等的混合粒子，其平均直径可用筛分分析数 据按下式计算：
xi d p 1/ i 1 d i
n
(6 - 7)
xi — 直径为d i的粒子所占的重量分率 。
筛孔的大小以数目表示：常用的有标准筛和泰勒标准筛。
标准筛部分规格 目数 20 40 0.44 2 60 80 100 120 0.27 0.19 0.15 0.12 2 3 2 1 140 0.10 5
产物气
PPT课件
4
2、多段绝热式固定床
1）结构及组合
进料
催化剂
催化剂
换 热 器
段间换热的绝热式固定床
PPT课件
5
冷激式绝热式固定床 2）特点
段间换热，调节温度。
适用于热效应较大，反应允许温差较小，要求单程转化 率较大的场合。
PPT课件 6
3、换热式固定床
1）结构
进气
主气流
热水
催化剂
冷却水
二、催化剂颗粒直径
B gap hole
体积相当直径：以体积相等的球形颗粒表示非球形颗粒 的直径。 dV 3 6V p / (6 - 4)
面积相当直径：以面积相等的球形颗粒的直径表示非球 形颗粒的直径。 d a A p / (6 - 5) 比表面相当直径：以比表面积相等的球形颗粒的直径表 示非球形颗粒的直径。 d s 6 / SV 6V p / Ap (6 - 6)
ห้องสมุดไป่ตู้催化剂
4、径向反应器
1）结构 2）特点 压降小，节省压缩功。 使用小颗粒催化剂，催 化剂表面利用率高。
PPT课件
换热器
产物气 旁路气流
径向反应器
返回 8
7.2.1 床层内的若干物理参数 一、催化剂密度 堆积密度： B m V
B
7.2 固定床中的传递特性
(6 - 1)
颗粒密度： p m (V V ) (6 - 2) B gap t m (V V V ) (6 - 3) 真密度：
s AS / AP
(6 - 10)
(6 - 11)
三种直径与形状系数的关系：
3/ 2 d S S dV S d a
PPT课件
11
7.2.2 床层空隙率与压降
空隙率是催化剂床层的重要特性之一,它对流体流动、传质、 传热都有较大影响,同时又是影响压力降的主要因素。 1、床层空隙率：是指颗粒间自由体积与整个床层体积之比。
Re m
d s u0 f
f
1 ( ) 1
式中d t — 反应管直径， m;
f — 流体导热系数， J /(m.K .s );
d s — 颗粒比表面相当直径， Re m — 修正的雷诺准数。
PPT课件 15
二、固定床径向传质 固定床径向传质可用彼可莱准数（Peclet）来描述：
B 1 (6 - 12) S 空隙率的大小与催化剂颗粒的形状、粒度分布、颗粒表面 粗糙度、颗粒直径与床层直径之比以及颗粒的填充方法等 有关。
2、壁效应：实验指出，空隙率在床层径向的分布是不均匀的， 在贴壁处空隙率最大，在离壁1~2dp处空隙率较大，而床层中 部空隙率最小，器壁对空隙率分布的这种影响及由此造成对 流体流动、传质和传热的影响，称为壁效应。
7.1.1 固定床反应器的分类
固定床反应器 轴向反应器 绝热式 单 段 绝 热 式 多 段 绝 热 式 换热式 径向反应器
等 温 式
自 热 式
PPT课件
3
7.1.2 固定床反应器的结构、特点 1、单段绝热式固定床
1）结构
原料气
2）特点 结构简单，床层内没有 换热装置。
瓷环、 瓷球
催化剂
适用于热效应较小、单 程转化率较低、容许较大 的反应温差的场合。
10
孔 的 尺 寸 （ mm） 0.920
PPT课件
固定床的当量直径de为水力半径RH的四倍，即： 4 B 2 B 2 B d e 4RH ( )d S ( ) S dV (6 - 8) Se 3 1 B 3 1 B 1 B 1 B 其中 S e 6 (6 - 9) AP / VP dS 三、催化剂颗粒形状系数 球形颗粒的外表面积与体积相等的非球形颗粒的外表面积 之比称为形状系数。
PPT课件
14
对于球形颗粒，当20<Rem<7000,0.05<ds/dt<0.3时，
h0 d t
f
.8 2.03 Re 0 m
ds exp( 6 ) dt
ds exp( 6 ) dt
对于圆柱形颗粒，当20<Rem<800,0.03<ds/dt<0.2时，
h0 d t
f
.95 1.26 Re 0 m
PPT课件 12
为了消除壁效应的影响,一般取dt/dp>8
3、床层压力降 层流 流体与颗粒表面间的摩擦阻力
床层压力降
湍流 流体在孔道中的收缩、扩大和 再分布所造成的局部阻力
计算压降的公式之一——埃冈（Ergun）式：
2 g u0 L0 (1 )2 g u0 L0 (1 ) P 150 2 1.75 3 ds ds 3
换热器
出气
产物气 旁路气流
列管式固定床
自热式固定床
反应器外壳用膨胀圈施行热补偿。
PPT课件 管间设有折流板，以增大传热系数，强化传热。 7
2）特点 气体流动接近于平推流，催 化剂用量少，反应选择性高。 传热效果较均相反应器好。 适用于热效应大、反应温度 需严格控制的场合。
主气流
(7 -13)
PPT课件
13
7.2.3 固定床内径向传递 一、固定床径向传热 传热步骤 床层内传热 传热方式 热传导、 热对流、 热辐射。 热传导、 热对流 传热方程
傅立叶定律： dQ dl T z
径向 传热
器壁与边界 层流层之间 的传热
牛顿冷却定律： T dQ dA z
将床层热阻和壁膜热阻和并作为一个热阻来考虑，用床层 的传热系数h0来表示：以下推荐两个计算h0的关联式。
PPT课件
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第七章 固定床反应器
凡是流体通过静止不动的固体物料所形成的床层 并进行化学反应的装置都称为固定床反应器。 7.1 概述 7.2 固定床中的传递过程 7.3 固定床反应器的数学模型 7.4 固定床反应器的设计计算
7.5 固定床反应器模型评述
PPT课件 2
7.1 概 述
PPT课件 9
对于大小不等的混合粒子，其平均直径可用筛分分析数 据按下式计算：
xi d p 1/ i 1 d i
n
(6 - 7)
xi — 直径为d i的粒子所占的重量分率 。
筛孔的大小以数目表示：常用的有标准筛和泰勒标准筛。
标准筛部分规格 目数 20 40 0.44 2 60 80 100 120 0.27 0.19 0.15 0.12 2 3 2 1 140 0.10 5
产物气
PPT课件
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2、多段绝热式固定床
1）结构及组合
进料
催化剂
催化剂
换 热 器
段间换热的绝热式固定床
PPT课件
5
冷激式绝热式固定床 2）特点
段间换热，调节温度。
适用于热效应较大，反应允许温差较小，要求单程转化 率较大的场合。
PPT课件 6
3、换热式固定床
1）结构
进气
主气流
热水
催化剂
冷却水
二、催化剂颗粒直径
B gap hole
体积相当直径：以体积相等的球形颗粒表示非球形颗粒 的直径。 dV 3 6V p / (6 - 4)
面积相当直径：以面积相等的球形颗粒的直径表示非球 形颗粒的直径。 d a A p / (6 - 5) 比表面相当直径：以比表面积相等的球形颗粒的直径表 示非球形颗粒的直径。 d s 6 / SV 6V p / Ap (6 - 6)
ห้องสมุดไป่ตู้催化剂
4、径向反应器
1）结构 2）特点 压降小，节省压缩功。 使用小颗粒催化剂，催 化剂表面利用率高。
PPT课件
换热器
产物气 旁路气流
径向反应器
返回 8
7.2.1 床层内的若干物理参数 一、催化剂密度 堆积密度： B m V
B
7.2 固定床中的传递特性
(6 - 1)
颗粒密度： p m (V V ) (6 - 2) B gap t m (V V V ) (6 - 3) 真密度：
s AS / AP
(6 - 10)
(6 - 11)
三种直径与形状系数的关系：
3/ 2 d S S dV S d a
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7.2.2 床层空隙率与压降
空隙率是催化剂床层的重要特性之一,它对流体流动、传质、 传热都有较大影响,同时又是影响压力降的主要因素。 1、床层空隙率：是指颗粒间自由体积与整个床层体积之比。
Re m
d s u0 f
f
1 ( ) 1
式中d t — 反应管直径， m;
f — 流体导热系数， J /(m.K .s );
d s — 颗粒比表面相当直径， Re m — 修正的雷诺准数。
PPT课件 15
二、固定床径向传质 固定床径向传质可用彼可莱准数（Peclet）来描述：
B 1 (6 - 12) S 空隙率的大小与催化剂颗粒的形状、粒度分布、颗粒表面 粗糙度、颗粒直径与床层直径之比以及颗粒的填充方法等 有关。
2、壁效应：实验指出，空隙率在床层径向的分布是不均匀的， 在贴壁处空隙率最大，在离壁1~2dp处空隙率较大，而床层中 部空隙率最小，器壁对空隙率分布的这种影响及由此造成对 流体流动、传质和传热的影响，称为壁效应。
7.1.1 固定床反应器的分类
固定床反应器 轴向反应器 绝热式 单 段 绝 热 式 多 段 绝 热 式 换热式 径向反应器
等 温 式
自 热 式
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7.1.2 固定床反应器的结构、特点 1、单段绝热式固定床
1）结构
原料气
2）特点 结构简单，床层内没有 换热装置。
瓷环、 瓷球
催化剂
适用于热效应较小、单 程转化率较低、容许较大 的反应温差的场合。
10
孔 的 尺 寸 （ mm） 0.920
PPT课件
固定床的当量直径de为水力半径RH的四倍，即： 4 B 2 B 2 B d e 4RH ( )d S ( ) S dV (6 - 8) Se 3 1 B 3 1 B 1 B 1 B 其中 S e 6 (6 - 9) AP / VP dS 三、催化剂颗粒形状系数 球形颗粒的外表面积与体积相等的非球形颗粒的外表面积 之比称为形状系数。
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对于球形颗粒，当20<Rem<7000,0.05<ds/dt<0.3时，
h0 d t
f
.8 2.03 Re 0 m
ds exp( 6 ) dt
ds exp( 6 ) dt
对于圆柱形颗粒，当20<Rem<800,0.03<ds/dt<0.2时，
h0 d t
f
.95 1.26 Re 0 m
PPT课件 12
为了消除壁效应的影响,一般取dt/dp>8
3、床层压力降 层流 流体与颗粒表面间的摩擦阻力
床层压力降
湍流 流体在孔道中的收缩、扩大和 再分布所造成的局部阻力
计算压降的公式之一——埃冈（Ergun）式：
2 g u0 L0 (1 )2 g u0 L0 (1 ) P 150 2 1.75 3 ds ds 3
换热器
出气
产物气 旁路气流
列管式固定床
自热式固定床
反应器外壳用膨胀圈施行热补偿。
PPT课件 管间设有折流板，以增大传热系数，强化传热。 7
2）特点 气体流动接近于平推流，催 化剂用量少，反应选择性高。 传热效果较均相反应器好。 适用于热效应大、反应温度 需严格控制的场合。
主气流
(7 -13)
PPT课件
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7.2.3 固定床内径向传递 一、固定床径向传热 传热步骤 床层内传热 传热方式 热传导、 热对流、 热辐射。 热传导、 热对流 传热方程
傅立叶定律： dQ dl T z
径向 传热
器壁与边界 层流层之间 的传热
牛顿冷却定律： T dQ dA z
将床层热阻和壁膜热阻和并作为一个热阻来考虑，用床层 的传热系数h0来表示：以下推荐两个计算h0的关联式。