化学反应器设计操作与控制第二组.pptx

固定床反应器内的流体流动n催化剂的物理性状u比表面积 指每克催化剂的表面积，记为，单位为m2/g。u空隙率 指催化剂床层的空隙体积与催化剂床层总体积之比，用表示。u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时，该颗粒的密度，记为，单位为g/cm3。u堆积密度 又称填充密度，是对催化反应床层而言。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，单位可用g/cm3、g/l或kg/m3表示。n固定床特性u体积相当直径dV：用体积相同的球形颗粒的直径表示非球形颗粒的直径。球粒：非球粒：VP VP=VS u面积当量直径da：用面积相同的球形颗粒的直径表示非球形颗粒的直径。球粒：非球粒：AP AS=AP u比表面相当直径dS：用比面积相同的球形颗粒的直径表示非球形颗粒的直径。比表面积Sg:m2/m3:单位体积的催化剂所具有的表面积。m2/g:单位质量 的催化剂所具有的表面积。球粒：非球形颗粒：=u形状系数：用体积相同的球形颗粒的外表面积比上非球形颗粒的外表面积。u三种直径的关系：dS=dV=u平均直径算术平均直径：调和平均直径：几何平均直径：n固定床当量直径de ude=4RH=4 u式中：dS:比表面当量直径 n固定床反应器中流体流动特性 u流体在固定床中的流动的复杂性 在床层径向，流速分布不均匀，滞流、过渡流、湍流同时存在 径向、轴向返混同时存在。u固定床流体流动模型 流体流动由两部分合成：一部分为流体以平均流速沿轴向作理想置换式流动；另一部分为流体的径向和轴向的混和扩散。u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。n流体通过固定床的压力降u压降产生原因：摩擦阻力P1：由于流体颗粒表面之间的摩擦产生。局部阻力P2：流体在孔道内的收缩、扩大及再分布所引起的。u压降的计算 P=P1+P2 =Pa式中混合物的粘度 kg/m.s简化式：当时：P=P1当ReM103时：P=P2设计要求：P15%工业上降低压力降的办法：、L0、uOG、dS等固定床反应器内的传质与传热固定床反应器内的传质与传热n固定床反应器内的传质u传质过程：外扩散、内扩散u催化反应的总速度考虑内扩散和动力学后的总速度才是实际催化反速度u=0.01 1 =1 动力学控制 1内扩散控制 催化剂的有效系数 n传热过程u传热过程分析：以放热反应为例u反应热从催化剂的内表面向外表面传递。u反应热从催化剂的外表面向气相主体传递。u反应热少部分由反应后的物料沿轴向带走，大部分沿径向通过催化剂和流体构成的床层传到器壁，再由热载体带走n床层对壁总给热系数t的计算：w/m2.udQ=t(Tm-Tw)dA=t dt(Tm-Tw)dl式中：t：由为利瓦提出u床层被加热时：（吸热反应）u床层被冷却时：（放热反应）