固定床反应器简介课件
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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。
固定床反应器-2022年学习资料
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。-Pp-球形：1光滑，均一尺寸，2光滑，-式 -非均一尺寸，3粘土-可柱形：光滑，均-尺寸：刚玉；--e-PB一床层堆积密度；-均一尺时64英寸陶质拉西 。-不规则形：？熔融磁铁，8熔避利玉-0.5-e3-0.7-9铝砂-0.25-P。—一颗粒视密度。-.0意：颗粒视密度与真-0.6-2.0-10.75-密度之间的区别。-3.0-1.5-4.0-曾--6.0-讨 ：-8.0-1床层空隙率与颗粒-02503-形状和尺寸的关系。-0.20.3-粒径/管径dp/d）.-2壁 应及流体均布。-图6-9填充床的空隙率-ppt课件
表6-1非球形颗粒的形状系数-物-料-9-找-按形填料-0.3-砂-0.75-拉西环-斧种形找，平-尖角状 0.65-烟（边）尘-球状-0.89-硬形-尖片状-0,43-聚集状-0.55-圆形-0.83-天然煤东至10毫米-有角状-0.73-破碎煤粉-碎求瑞屏-0,65-3混合粒子的平均直径-da-式中，x是直径为d 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。-ppt课件
二、固定床反应器的种类-1绝热式反应器-矿渣棉-原料气-产物-瓷环-H-测温口-化剂-XXXXX7-XMX X-冷藏气-e-间接换热式-冷激式-图6-1绝热床反应器-图63多段绝热床反应器-ppt课件
2对外换热式反应器-蒸汽-原料气-补充水-催化剂-葺-产物-加压水-a-b-c-图6-4对外换热式反应器点：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。-ppt课件
第六章固定床反应器-ppt课件-1
重要过程：-6.1概述-·丙烯氧化制丙烯酸-·乙块HCI制氣乙烯-·乙烯环氧化制环氧乙烷-流体通过固定的固 物料所形成的床层。-·烃类加氢-固定床反应器的特点-·乙苯脱氢制苯乙烯-·煤气化-●-结构简单-高空速-很 催化剂损耗-Fluid gas or liquid-很小气固返混-Granules-较长的扩散时间及距离床层压降-Inert beads-Monolith-Catalyst-床内取热供热困难-催化剂取出更新困难 Multi-lobe-催化剂颗粒大，效率低-Foam-ppt课件-.2
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”。
固定床反应器介绍
单段绝热式
2021/3/10
返9回
多段绝热式
2021/3/10
返10回
对外换热式
2021/3/10
返11回
对外换热式结构
2021/3/10
返12回
加氢反应器结构示意图
2021/3/10
13
固定床反应器实物
2021/3/10
返14回
固定床反应器
一、固定床反应器的工业背景 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
2021/3/10
1
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。
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。
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。
2021/3/10
返4回
固定床反应器的原理动画
2021/3/10
催化剂用量少，反应器体积小，催化剂的颗粒不 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。 2021/ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ/10
3
固定床反应器的工作原理
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
精细化工过程与设备固定床反应器PPT课件
示非球形颗粒直径，
第7页/共43页
第五章 固定床反应器
（4）形状系数∮s，非球形颗粒的外表面积一定大于等体积的圆球的外 表面积，因此，引入一个无因次系数∮s，称为颗粒的形状系数，其值如下
∮s =As / Ap
式中 As 与非球形颗粒等体积圆球的外表面积，m2， As=πdv2。 对于球形颗粒∮s =1；对于非球形颗粒∮s＜1。 2，密度
载体是催化活性组分的分散剂、粘合物或支撑体，是负载活 性组分的骨架，将活性组分、助催化剂组分负载于载体上所得到的催 化剂，称为负载型催化剂。负载型催化剂的载体，其物理结构和性质， 往往对催化剂有决定性的影响。
载体的种类很多，可以是天然物，也可以是人工合成的，例 如活性炭、硅胶、AI2O3、硅藻土、碳化硅等。
（
1
）
体
积
相
当
直1
3
径
d
v
，
即
采
用
体
积
相
同
的
球
形
颗
粒
直
径
粒直径，
dv =（6Vp/π） 式中Vp 非球形颗粒的体积，。 1 2
（2）面积相当直径da，即采用外表面积相同的球形颗粒直径来表 示非球形颗粒直径，
da=（Ap /π） 式中Ap 非球形颗粒的外表面积，。
（3）比表面相当直径ds，即采用比表面积相同的球形颗粒直径来表
（1）真密度，又称骨架密度，即催化剂颗粒中固体实体的密度，用ρp表 示，单位为g/cm3。
（2）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，该颗粒的密度，记为ρs，单位为g/cm3。
（3）堆积密度，又称填充密度，是对催化床层而言的，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ρB，单位可用g/cm3、g/L或
石油化工工厂装备-08固定床反应器-概述PPT课件
•4
固定床反应器的缺点
传热差，可能出现“飞温”（温度失去控 制，急剧上升，超过允许范围 ）
操作过程中催化剂不能更换，催化剂需要 频繁再生的反应一般不宜使用
•5
固定床反应器是石油化工中应用最为普遍的 反应器之一
乙烯氧化制取环氧乙烷 脱除乙烯中的乙炔 乙苯脱氢制苯乙烯
反应区均为流体相，催化剂为固体
•11
结论：
绝热床反应器主要用于结构简单，催化剂 装填量大，属高温、高压大型反应器。
•12
•6
二、固定床反应器的结构
绝热式固定床反应器
固定床反应器
换热式固定床反应器
轴向反应器
径向反应器自然式ຫໍສະໝຸດ 外热式单段绝热床反应器
多段绝热床反应器
•7
(1)单段绝热式固定床反应器
结构简单，反 应器体积利用 率高 ，适用于 热效应不大， 温度要求不严， 单程转化率低 的反应
•8
单段式固定床反应器串联
•9
(2)多段绝热式固定床反应器
适用于热效 应较大，速 度慢的反应
•10
（3）径向反应器
反应器由顶部进入，沿径向经催化剂床层，反应 物进入中心管集合，再从底部流出
优点： <1>气体流程短，压降小，可使用较细催化剂，
提高利用率 <2>减少二次反应，提高反应选择性 <3>减少床层顶部的催化剂，因进料冲击而磨损
鼓泡塔
固定床
•1
第五章 固定床反应器
第一节 概述
•2
一、固定床反应器的特点及工业应用
“固定床”名称中 “固定”的是什么？ 固定的是催化剂 床层
定义：反应物料在静止的催化剂床层上进行反应的装置
•3
固定床反应器的缺点
传热差，可能出现“飞温”（温度失去控 制，急剧上升，超过允许范围 ）
操作过程中催化剂不能更换，催化剂需要 频繁再生的反应一般不宜使用
•5
固定床反应器是石油化工中应用最为普遍的 反应器之一
乙烯氧化制取环氧乙烷 脱除乙烯中的乙炔 乙苯脱氢制苯乙烯
反应区均为流体相，催化剂为固体
•11
结论：
绝热床反应器主要用于结构简单，催化剂 装填量大，属高温、高压大型反应器。
•12
•6
二、固定床反应器的结构
绝热式固定床反应器
固定床反应器
换热式固定床反应器
轴向反应器
径向反应器自然式ຫໍສະໝຸດ 外热式单段绝热床反应器
多段绝热床反应器
•7
(1)单段绝热式固定床反应器
结构简单，反 应器体积利用 率高 ，适用于 热效应不大， 温度要求不严， 单程转化率低 的反应
•8
单段式固定床反应器串联
•9
(2)多段绝热式固定床反应器
适用于热效 应较大，速 度慢的反应
•10
（3）径向反应器
反应器由顶部进入，沿径向经催化剂床层，反应 物进入中心管集合，再从底部流出
优点： <1>气体流程短，压降小，可使用较细催化剂，
提高利用率 <2>减少二次反应，提高反应选择性 <3>减少床层顶部的催化剂，因进料冲击而磨损
鼓泡塔
固定床
•1
第五章 固定床反应器
第一节 概述
•2
一、固定床反应器的特点及工业应用
“固定床”名称中 “固定”的是什么？ 固定的是催化剂 床层
定义：反应物料在静止的催化剂床层上进行反应的装置
•3
1.2气固相催化反应固定床反应器ppt课件
• 基于某一动力学方程，适当选取各段的 入口温度；段与段之间的转化率共7个 〔N段为2N－1个〕参数，使W最小。
33
第一段 第二段 第三段 第四段
x1in,T1in x1out, T2in x2out T3in x3out T4in x4out
34
x
在T－x图上看：
0
二氧化硫氧化反应T－x图示意
• 此时，将物料衡算式与热量衡算式合并， 可得：
d T H u 0 cA 0A i F A 0 H d x upc g A i m p c
• λ：绝热温升，如果在一定范围内视物性 为常数， λ将不随x及T变化。那么：
• T－T0=λ(x－x0)温度与转化率形成一一对
应关系，dxARA1－B中，
催化剂用量 选择固定床反应器的原则－－什么反应
需要用固定床反应器？ 气固相催化反应首选－－非常普遍 如，合成氨、硫酸、合成甲醇、环氧乙
烷乙二醇、苯酐及炼油厂中的铂重整等。
2
流体在固定床反应器内的传递特性
气体在催化剂 颗粒之间的孔 隙中流动，较 在管内流动更 容易达到湍流。
气体自上而下 流过床层。
x iout
x i out x iin
ri
dx x,T
xi1 out
dx
r x , T xi1in
i1
0
变上限定积分的偏微分 ：
1
1
0
ri xiout , T ri1 xi1in , T
即 ri xiout , T ＝ ri1 xi1in , T ，无论中间转化率是多
后一段的入口反应速率 等于前一段的出口反应
• 最优化目的：在完成一定生产任务的条 件下，使用的催化剂最少。
• 已知条件：第一段入口和最后一段出口 转化率；第一段入口反应物浓度，各物 性参数；段与段间采用间接冷却。
33
第一段 第二段 第三段 第四段
x1in,T1in x1out, T2in x2out T3in x3out T4in x4out
34
x
在T－x图上看：
0
二氧化硫氧化反应T－x图示意
• 此时，将物料衡算式与热量衡算式合并， 可得：
d T H u 0 cA 0A i F A 0 H d x upc g A i m p c
• λ：绝热温升，如果在一定范围内视物性 为常数， λ将不随x及T变化。那么：
• T－T0=λ(x－x0)温度与转化率形成一一对
应关系，dxARA1－B中，
催化剂用量 选择固定床反应器的原则－－什么反应
需要用固定床反应器？ 气固相催化反应首选－－非常普遍 如，合成氨、硫酸、合成甲醇、环氧乙
烷乙二醇、苯酐及炼油厂中的铂重整等。
2
流体在固定床反应器内的传递特性
气体在催化剂 颗粒之间的孔 隙中流动，较 在管内流动更 容易达到湍流。
气体自上而下 流过床层。
x iout
x i out x iin
ri
dx x,T
xi1 out
dx
r x , T xi1in
i1
0
变上限定积分的偏微分 ：
1
1
0
ri xiout , T ri1 xi1in , T
即 ri xiout , T ＝ ri1 xi1in , T ，无论中间转化率是多
后一段的入口反应速率 等于前一段的出口反应
• 最优化目的：在完成一定生产任务的条 件下，使用的催化剂最少。
• 已知条件：第一段入口和最后一段出口 转化率；第一段入口反应物浓度，各物 性参数；段与段间采用间接冷却。
固定床反应器PPT课件
6、反应器的操作方便、操作弹性. 较大。
固定床反应器的优缺点
相对于流化床反应器，固定床反应器缺点 ：
• 催化剂颗粒较大，有效系数较低； • 催化剂床层的传热系数较小，容易产生局部过热； • 催化剂颗粒的更换费事，不适于容易失活的催化剂。
.
三、固定床反应器类型
固定床反应器形式多种多样，按床层与外界的传 热方式分类，可有以下几类： 绝热式固定床反应器） ， 多段绝热式固定床反应器， 列管式固定床反应器， 自热式反应器。
.
固定床反应器类型
2.多段绝热式固定床反应器
热效应大，常把催化剂床层分成几段(层)，段间采用间接冷却或原料 气（或惰性组分）冷激，以控制反应温度在一定的范围内 。
图 (c) 是用于 SO2 转化的多段绝热反应器，段间引入冷空气进行冷激。 对于这类可逆放热反应过程，通过段间换热形成先高后低的温度变化， 提高转化率和反应速率。
催化剂
绝热式 固定床 反应器
.
产物
固定床反应器类型
1、绝热式固定床反应器可分为轴向反应器和径向反应器。 (1)轴向绝热式固定床反应器 如图(a)所示。这种反应器结构最简单，实际上是一个容
器，催化剂均匀堆置于床内，预热到一定温度的反应物料 自上而下流过床层进行反应，床层同外界无热交换
.
固定床反应器类型
• 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。
.
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)。
.
固定床反应器的优缺点
相对于流化床反应器，固定床反应器缺点 ：
• 催化剂颗粒较大，有效系数较低； • 催化剂床层的传热系数较小，容易产生局部过热； • 催化剂颗粒的更换费事，不适于容易失活的催化剂。
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三、固定床反应器类型
固定床反应器形式多种多样，按床层与外界的传 热方式分类，可有以下几类： 绝热式固定床反应器） ， 多段绝热式固定床反应器， 列管式固定床反应器， 自热式反应器。
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固定床反应器类型
2.多段绝热式固定床反应器
热效应大，常把催化剂床层分成几段(层)，段间采用间接冷却或原料 气（或惰性组分）冷激，以控制反应温度在一定的范围内 。
图 (c) 是用于 SO2 转化的多段绝热反应器，段间引入冷空气进行冷激。 对于这类可逆放热反应过程，通过段间换热形成先高后低的温度变化， 提高转化率和反应速率。
催化剂
绝热式 固定床 反应器
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产物
固定床反应器类型
1、绝热式固定床反应器可分为轴向反应器和径向反应器。 (1)轴向绝热式固定床反应器 如图(a)所示。这种反应器结构最简单，实际上是一个容
器，催化剂均匀堆置于床内，预热到一定温度的反应物料 自上而下流过床层进行反应，床层同外界无热交换
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固定床反应器类型
• 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。
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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)。
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《固定床反应器》课件
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原料气 催 化 剂
产物
4
多段绝热床反应器
l 实际是单段绝热式的改进型， 原料气 在段间设置热交换装置，既
保持了单段结构简单等优点，
每一段的过程完全类似于单 催
层式，又能在一定程度上调
化 剂
节反应温度。换热装置的设
置有多种方式，根据具体反
应选择。如CO与H2合成反应
器。
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产物
5
外热式固定床反应器
原料气 催化 剂
产物
编辑ppt
9
6.2 固定床中的传递过程
l 颗粒层的若干物理特性参数
(1) 催化剂密度表征 ① 颗粒密度(又称假密度) : 包括粒内微孔在内的全部颗粒的密度。
② 骨架密度(又称真密度) : 粒子骨架(包括粒内微孔)密度。
③ 床层密度 (又称堆密度) : 单位体积催化剂床层具有的质量。
差异程度(P162表6-1列出了一些粒子的球形系数)。
编辑ppt
12
④ 各种相当直径的关系
(6-6) (6-7)
则有： 所以有：
在固定床流体力学研究中，常采用比表面相当直径；在传热传质 研究中，常采用面积相当直径。
编辑ppt
13
⑤ 混合粒子的平均粒径：采用调和平均法计算
(6-8)
为直径为 的粒子所占的重量分率。
6-20)
为以单位质量催化剂来定义的反应速率 床层的比表面积，上式整理可得：
(
6-21)
称为传热数
对气相： Pr = 0.6~1.0 ；液相： Pr = 2~400
l 是传热数Q、Pr 、Re的函数，见P167 关联图6-12 。实际上，一 般 均很小，催化剂外表面与气流主体的温度可看作为近似相等。
原料气 催 化 剂
产物
4
多段绝热床反应器
l 实际是单段绝热式的改进型， 原料气 在段间设置热交换装置，既
保持了单段结构简单等优点，
每一段的过程完全类似于单 催
层式，又能在一定程度上调
化 剂
节反应温度。换热装置的设
置有多种方式，根据具体反
应选择。如CO与H2合成反应
器。
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产物
5
外热式固定床反应器
原料气 催化 剂
产物
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9
6.2 固定床中的传递过程
l 颗粒层的若干物理特性参数
(1) 催化剂密度表征 ① 颗粒密度(又称假密度) : 包括粒内微孔在内的全部颗粒的密度。
② 骨架密度(又称真密度) : 粒子骨架(包括粒内微孔)密度。
③ 床层密度 (又称堆密度) : 单位体积催化剂床层具有的质量。
差异程度(P162表6-1列出了一些粒子的球形系数)。
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12
④ 各种相当直径的关系
(6-6) (6-7)
则有： 所以有：
在固定床流体力学研究中，常采用比表面相当直径；在传热传质 研究中，常采用面积相当直径。
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13
⑤ 混合粒子的平均粒径：采用调和平均法计算
(6-8)
为直径为 的粒子所占的重量分率。
6-20)
为以单位质量催化剂来定义的反应速率 床层的比表面积，上式整理可得：
(
6-21)
称为传热数
对气相： Pr = 0.6~1.0 ；液相： Pr = 2~400
l 是传热数Q、Pr 、Re的函数，见P167 关联图6-12 。实际上，一 般 均很小，催化剂外表面与气流主体的温度可看作为近似相等。
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• 2. 比值控制
• 在本装置中，由于氢气的流量大小影响反应器床层的温 度和出口乙炔浓度，所以本装置采用比值控制控制碳二混 合烃进料和氢气进料，即当进料量FIC1001接近给定值时 （投自动），FIC1002投串级，使氢气投入比值控制；同理， 当二段反应器达到投用条件时，FIC1003也用比值控制。来自二、工艺设备简介
• 绝热式固定床反应器
• 反应器绝热措施良好，无热量损失且与外界无热量交换。 对于可逆放热反应，依靠本身放出的反应热而使反应气体温 度逐渐升高，催化剂床层入口气体温度高于催化剂的起始活 性温度，而出口气体温度低于催化剂的耐热温度。 绝热式固定床反应器分为：单端绝热式和多段绝热式 优点： ①返混小，流体同催化剂可进行有效接触，固定床反应 器当反应伴有串联副反应时可得较高选择性。 ②催化剂机械损耗小。 ③结构简单。
• 该加氢步骤分两步完成以提高反应的选择性。 高纯度氢气 二段反应器进料中
粗氢（含有CO） 一段反应器进料中 • 反应器进料首先通过换热器（E101）换热，其次由 预热器E102中的低压蒸汽加热到反应温度。再次，它 进入第一个反应器床层，并向下流经催化剂床层。在第 一个床层中应有大约75%的乙炔被转化。一段的排放物 流在乙炔转化器中间冷却器中被冷却以脱除反应的热量， 最后进入第二个反应器床层，对剩余的乙炔进行加氢反 应。
• 3、开车操作要点
（1）碳二混合烃进料，反应器冲压。 注：初始引入碳二混合烃时，阀门开度不宜过大。 （2）引氢气。 开车时要先建立好碳二混合烃的正常流量，并建立起 反应器正常压力后，再逐步引入氢气。 （3）操作参数调整至正常 •
• 4、停车操作要点 • （1）降负荷 • 减小进料量，同时调整氢气进料量；同步关小反
固定床反应器装置介绍
目录
一、应用范围 二、工艺设备简介 三、原料和产品
四、工艺原理
五、工艺流程 六、操作方法
一、应用范围
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。广泛应用在石 油炼制工业（裂化、重整、异构化、加氢）、无机化学工业 (合成氨、硫酸、天然气转化)、有机化学工业等领域(乙烯氧化 制环氧乙烷、乙烯水合制乙醇、乙苯脱氧制苯乙烯苯加氢制环 己烷等） 本单元模拟的乙炔加氢反应系统，其作用是除去脱乙烷塔 顶气相混合碳二组份中的乙炔。
• • • • •
• 缺点： • ①传热差，反应放热量很大时，即使是列管式反应器也可能出 现飞温（反应温度失去控制，急剧上升，超过允许范围）。 • ②操作过程中催化剂不能更换，催化剂需要频繁再生的反应一 般不宜使用，常代之以流化床反应器或移动床反应器。 • 对于乙炔加氢反应器（后加氢），常用的固定床反应器有 两种：径向绝热式固定床反应器（有时采用多级串联）和列管 式固定床反应器（等温反应器）。本单元为两段床层的绝热式 固定床反应器。
• 1. 分程控制
• 分别控制加热蒸汽（LS）量和不经过换热器的原料量，正常 温度控制在30℃。 • TIC1001的OP值在0~50%之间，对应A阀从100%~0的实际开 度，此时B阀处于全关状态，当OP=0，则A阀全开；反之，当 • OP=100%,则B阀全开。
B阀 LS E101 A阀 E102 TIC 1001
• • • • • 应器出料阀，保持温度、压力稳定 （2）切断进料 将所有进料阀门都关闭。 （3）停所有换热设备 停车时，要等反应器物料倒空后，再停冷却水。 （4）关闭所有调节阀及现场所有阀门
人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。
三、原料和产品
• 原料：来自脱乙烷塔塔顶的碳二混合烃，包括 86%乙烯、12%乙烷、1.6%乙炔；15.8℃氢气和 粗氢。 • 产品：脱除乙炔后的碳二混合烃，温度为-9.6℃， 乙炔含量小于5X10-6
富炔碳二 氢气 反 应 器
反 应 器
无炔碳二
四、工艺原理
• 混合烃与氢气混合经过换热之后进入反应器，在催化 剂的作用下，进行乙炔加氢反应生成乙烯，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。
•
五、工艺流程
• 脱乙烷塔塔顶物料经加热后进入乙炔转化器 （R101A/B），采用选择性加氢生成乙烯的方法， 除去物料中所含的乙炔。本装置设有两台反应器， 进行切换操作，使催化剂在不影响连续操作的情 况下，用过热蒸汽和空气的混合物对催化剂进行 再生。
•
用于该工艺的催化剂是一种采用散布在 氧化铝上的钯金属的加氢催化剂。第一段催 化剂是作为一种选择性催化剂操作，其操作 条件设定用于加强乙炔转换为乙烯的反应。 第二段催化剂是一种较小选择的模式，可将 反应器排放物流中的乙炔降到最低程度。
六、操作精要