固定床反应器的工艺计算.pptx

固定床反应器的工艺计算固定床反应器的工艺计算第三组第三组汇报人：丁志娇汇报人：丁志娇组员：丁志娇组员：丁志娇 孟各丽孟各丽 潘利颖潘利颖 李阳李阳 曹秀曹秀 曹蓉曹蓉 张伟张伟 李培华李培华 周礼靳周礼靳固定床反应器的工艺计算固定床反应器的工艺计算n固定床反应器工艺设计原则固定床反应器工艺设计原则工艺设计不只是一个单纯的催化剂用量及优化计算，而是根工艺设计不只是一个单纯的催化剂用量及优化计算，而是根据工艺的特点和工程实际情况，应用工程的观点来确定最据工艺的特点和工程实际情况，应用工程的观点来确定最优工艺操作参数。优工艺操作参数。应根据工艺操作参数、设备制备和检修、催化剂的装卸等方应根据工艺操作参数、设备制备和检修、催化剂的装卸等方面的要求综合起来选用催化床的类型和结构。面的要求综合起来选用催化床的类型和结构。高压反应器的筒体内要设置催化床、床外换热器、冷激气管高压反应器的筒体内要设置催化床、床外换热器、冷激气管和热电偶管，有时还要放置开工预热用的电加热器。这些和热电偶管，有时还要放置开工预热用的电加热器。这些部件要在反应器内合理地组合，催化剂的装载系数要高，部件要在反应器内合理地组合，催化剂的装载系数要高，气流分布要均匀，气流通过反应器的压降要小。气流分布要均匀，气流通过反应器的压降要小。机械结构要可靠，要考虑到反应器内某些部件处于高温状况机械结构要可靠，要考虑到反应器内某些部件处于高温状况下的机械强度和温差应力等因素。下的机械强度和温差应力等因素。多段式催化床要妥善地设计段间气体和冷激气体的分布以及多段式催化床要妥善地设计段间气体和冷激气体的分布以及均匀混合装置。均匀混合装置。固定床反应器的工艺计算，一般包括催化剂用量、反应器床层高度和直径、传热面积及床层压力降的计算等。固定床反应器的工艺计算，主要有经验法和数学模型法。经验法：用实验室、中间试验装置或工厂现有装置经验法：用实验室、中间试验装置或工厂现有装置中最佳条件测得的数据，如空速、催化剂的空时中最佳条件测得的数据，如空速、催化剂的空时收率及催化剂的负荷等作为设计依据，按规定的收率及催化剂的负荷等作为设计依据，按规定的生产能力计算并确定催化剂的用量、床高、床径生产能力计算并确定催化剂的用量、床高、床径等的计算。该法简单，但精确度较差。等的计算。该法简单，但精确度较差。数学模型法：根据反应动力学可分为非均相与拟数学模型法：根据反应动力学可分为非均相与拟均相两类；根据催化床中温度分布可分为一维模均相两类；根据催化床中温度分布可分为一维模型和二维模型；根据流体的流动状况又可分为理型和二维模型；根据流体的流动状况又可分为理想流动模型（包括理想置换和理想混合流动模型）想流动模型（包括理想置换和理想混合流动模型）和非理想流动模型。和非理想流动模型。n固定床反应器的工艺计算内容（经验法）固定床反应器的工艺计算内容（经验法）催化剂用量的计算。催化剂用量的计算。反应器高度和直径的计算。反应器高度和直径的计算。传热面积的计算与校核。传热面积的计算与校核。床层压力降的计算与校核。床层压力降的计算与校核。1.空速：单位体积的催化剂在单位时间内所通过的原料标准体积流量，称为空间速率，简称空速。SV V u接触时间接触时间 c c：反应条件下，气体通过催化剂床层中自由空间所需反应条件下，气体通过催化剂床层中自由空间所需要的时间。要的时间。式中：式中：V0：反应条件下气体的体积流量。：反应条件下气体的体积流量。2.催化剂空时收率：单位质量（或体积）的催化剂在单位时间内所获得的目的产物量3.3.催化剂负荷：单位质量的催化剂在单位时催化剂负荷：单位质量的催化剂在单位时间内所处理的某一原料量。间内所处理的某一原料量。床层线速度床层线速度u u与空床速度与空床速度u u0 0:床层线速度床层线速度u:u:反应条件下气体通过催化剂床层自由截面的速率。反应条件下气体通过催化剂床层自由截面的速率。空床速度空床速度u0:u0:反应条件下气体通过床层截面时的速率反应条件下气体通过床层截面时的速率。n反应器高度和直径的计算：反应器高度和直径的计算：根据经验取根据经验取u u0 0AtPAtP校核校核绝热时：绝热时：列管式：列管式：dtn 或若为正三或若为正三角形排列：角形排列：（N为圆整后的列管整后的列管数数）3、床、床层传热面面积的的计算算与与校核：校核：式中：中：K的的计算根据算根据经验选取。取。经验法工艺计算的前提是新设计计算的反应器也能保持与提供数据的装置相同的操作条件，如催化剂性、粒度、原料组成、流体流速、温度和压力等。由于规模的改变，要做到全部相同是困难的，尤其是温度条件。因此这种方法虽能在缺乏动力学数据的情况下简单方便地估算出催化剂体积，但因对整个反应系统的反应动力学、传质、传热等特性缺乏真正的了解，因而是比较原始的、不精确的，不能实现高倍数的放大。谢谢观赏