固定床反应器PPT课件
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1.沸腾水：温度范围100~300℃。使用时需注意水质处理，脱除水中溶解 的氧。
2.联苯醚、烷基萘为主的石油馏分：粘度低，无腐蚀，无相变，温度范 围200~ 350℃
.
传热介质
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。
.
固定床反应器类型
列管式反应器优点： • 传热较好，管内温度较易控制； • 返混小、选择性较高； • 只要增加管数，便可有把握地进行放大； • 对于极强的放热反应，还可用同样粒度的惰性
物料来稀释催化剂 • 适用: 原料成本高，副产物价值低以及分离不是
十分容易的情况。 .
固定床反应器类型
催化剂
原料
• 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)。
.
固定床反应器类型
1.绝热式固定床反应器
反应器外壳包裹绝热保温层，使催化剂床层与外界没有热量交换。中空 圆筒的底部 放置搁板，上面堆放固体催化剂。气体从上而下通过催化剂床层。
结构简单，床层横截面温度均匀。单位体积内催化剂量大，即生产能力 大。但只适用于热效应不大的反应。
.
固定床反应器类型
原料气
B
空隙体积 床层体积
1
颗粒体积 床层体积
1 VP VB
1
B P
B－床层堆积密度，
－颗粒密度
P
• 若不考虑壁效应，装填有均匀颗粒的床层，
其空隙率与颗粒大小无关。
.
固定床的传递特性
• 床层空隙率是一个重要的参数，影响因素是颗粒 形状及大小、粒度分布、颗粒与床层直径比和颗 粒的装填方式。
• 壁效应 • 床层空隙率沿床层 • 径向分布不同，离 • 壁面约一个粒子直 • 径处的床层空隙率 • 最大。
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
.
固定床反应器类型
.
固定床反应器类型
3.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。
如图(d)所示，反应器由多根反应管并联构成，管径一般为25 ~30㎜， 管数可达万根以上。管内装催化剂，传热介质流经管间进行加热或冷 却。
.
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。
.
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
热载体：水、高压水：100~300℃
导生油：200~350℃ 熔盐：300~500℃ 烟道气：600~700℃
4.烟道气：适用于600～700℃的高温反应。
.
五、固定床的传递特性
• 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。
.
固定床的传递特性
1、颗粒尺寸
• 颗粒尺寸是颗粒体系的重要参数，常用粒径来表示。球形粒子的粒径是其直 径，其他形状的粒子粒径则需定义。
特点：换热效果好、床温均匀，但结构较复杂。
应用：热效应大、温度要求均匀控制的场合
.
.
二、固定床反应器的优缺点
：
1、催化剂不易磨损。 2、传热较差。 3、固定床层内的气相流动接近平推流，有利于实现较高的转化
率与选择性；
4、可用较少量的催化剂和较小的反应器容积获得较大的生产能
力；
5、结构简单、催化剂机械磨损小，适合于贵金属催化剂；
(2)径向绝热式固定床反应器 如图 (b) 所示。来自百度文库向反应器的结构较轴向反应器复杂，
催化剂装载于两个同心圆构成的环隙中，流体沿径向流过 床层，可采用离心流动或向心流动。 径向反应器的优点是流体流过的距离较短，流道截面积较 大，床层阻力降较小。
.
固定床反应器类型
（a）
（b）
.
固 定 床 反 应 器 类 型
蒸汽 调节阀
补充水
产物
.
固定床反应器类型
4、自热式反应器
采用反应放出的热量来预热新鲜的进料，达到热量自给和 平衡，其设备紧凑，可用于高压反应体系。
但其结构较复杂，操作弹性较小，启动反应时常用电加热。
.
四、传热介质
• 传热介质的选用根据反应的温度范围决定，其温度与催化床的温差宜 小，但又必须移走大量的热，常用的传热介质有：
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
.
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。
.
列管式 固定床 反应器
2.联苯醚、烷基萘为主的石油馏分：粘度低，无腐蚀，无相变，温度范 围200~ 350℃
.
传热介质
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。
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固定床反应器类型
列管式反应器优点： • 传热较好，管内温度较易控制； • 返混小、选择性较高； • 只要增加管数，便可有把握地进行放大； • 对于极强的放热反应，还可用同样粒度的惰性
物料来稀释催化剂 • 适用: 原料成本高，副产物价值低以及分离不是
十分容易的情况。 .
固定床反应器类型
催化剂
原料
• 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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固定床反应器类型
1.绝热式固定床反应器
反应器外壳包裹绝热保温层，使催化剂床层与外界没有热量交换。中空 圆筒的底部 放置搁板，上面堆放固体催化剂。气体从上而下通过催化剂床层。
结构简单，床层横截面温度均匀。单位体积内催化剂量大，即生产能力 大。但只适用于热效应不大的反应。
.
固定床反应器类型
原料气
B
空隙体积 床层体积
1
颗粒体积 床层体积
1 VP VB
1
B P
B－床层堆积密度，
－颗粒密度
P
• 若不考虑壁效应，装填有均匀颗粒的床层，
其空隙率与颗粒大小无关。
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固定床的传递特性
• 床层空隙率是一个重要的参数，影响因素是颗粒 形状及大小、粒度分布、颗粒与床层直径比和颗 粒的装填方式。
• 壁效应 • 床层空隙率沿床层 • 径向分布不同，离 • 壁面约一个粒子直 • 径处的床层空隙率 • 最大。
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
.
固定床反应器类型
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固定床反应器类型
3.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。
如图(d)所示，反应器由多根反应管并联构成，管径一般为25 ~30㎜， 管数可达万根以上。管内装催化剂，传热介质流经管间进行加热或冷 却。
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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。
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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。
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固定床反应器
热载体：水、高压水：100~300℃
导生油：200~350℃ 熔盐：300~500℃ 烟道气：600~700℃
4.烟道气：适用于600～700℃的高温反应。
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五、固定床的传递特性
• 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。
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固定床的传递特性
1、颗粒尺寸
• 颗粒尺寸是颗粒体系的重要参数，常用粒径来表示。球形粒子的粒径是其直 径，其他形状的粒子粒径则需定义。
特点：换热效果好、床温均匀，但结构较复杂。
应用：热效应大、温度要求均匀控制的场合
.
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二、固定床反应器的优缺点
：
1、催化剂不易磨损。 2、传热较差。 3、固定床层内的气相流动接近平推流，有利于实现较高的转化
率与选择性；
4、可用较少量的催化剂和较小的反应器容积获得较大的生产能
力；
5、结构简单、催化剂机械磨损小，适合于贵金属催化剂；
(2)径向绝热式固定床反应器 如图 (b) 所示。来自百度文库向反应器的结构较轴向反应器复杂，
催化剂装载于两个同心圆构成的环隙中，流体沿径向流过 床层，可采用离心流动或向心流动。 径向反应器的优点是流体流过的距离较短，流道截面积较 大，床层阻力降较小。
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固定床反应器类型
（a）
（b）
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固 定 床 反 应 器 类 型
蒸汽 调节阀
补充水
产物
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固定床反应器类型
4、自热式反应器
采用反应放出的热量来预热新鲜的进料，达到热量自给和 平衡，其设备紧凑，可用于高压反应体系。
但其结构较复杂，操作弹性较小，启动反应时常用电加热。
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四、传热介质
• 传热介质的选用根据反应的温度范围决定，其温度与催化床的温差宜 小，但又必须移走大量的热，常用的传热介质有：
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。
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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
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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。
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列管式 固定床 反应器