《固定床反應器》PPT課件.ppt
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第七章固定床反應器,宋永輝2010年4月20日,第六章固定床反應器,6.1概述,6.2固定床中的傳遞過程,6.3固定床反應器的數(shù)學模型,6.4固定床反應器的設計計算,6.5固定床反應器模型評述,凡是流體通過靜止不動的固體物料所形成的床層并進行化學反應的裝置都稱為固定床反應器。,,6.1概述,6.1.1固定床反應器的分類,,固定床反應器,軸向反應器,徑向反應器,,絕熱式,換熱式,單段絕熱式,多段絕熱式,等溫式,自熱式,,,,6.1.2固定床反應器的結構、特點,1、單段絕熱式固定床,1）結構:,2）特點:,結構簡單，床層內(nèi)沒有換熱裝置。適用于熱效應較小、單程轉化率較低、容許較大的反應溫差的場合。,,2020/5/19,化學反應工程—固定床反應器,5,2、多段絕熱式固定床,1）結構及組合,段間換熱的絕熱式固定床,冷激式絕熱式固定床,2）特點,段間換熱，調節(jié)溫度。適用于熱效應較大，反應允許溫差較小，要求單程轉化率較大的場合。,3、換熱式固定床,1）結構,反應器外殼用膨脹圈施行熱補償。管間設有折流板，以增大傳熱系數(shù)，強化傳熱。,2）特點,氣體流動接近于平推流，催化劑用量少，反應選擇性高。傳熱效果較均相反應器好。適用于熱效應大、反應溫度需嚴格控制的場合。,4、徑向反應器,1）結構,2）特點,壓降小，節(jié)省壓縮工。使用小顆粒催化劑，催化劑表面利用率高。,返回,6.2固定床中的傳遞過程,一、催化劑密度堆積密度：顆粒密度：真密度：,二、催化劑顆粒直徑體積相當直徑：以體積相等的球形顆粒表示非球形顆粒的直徑。面積相當直徑：以面積相等的球形顆粒的直徑表示非球形顆粒的直徑。比表面相當直徑：以比表面積相等的球形顆粒的直徑表示非球形顆粒的直徑。,6.2.1床層內(nèi)的若干物理參數(shù),,對于大小不等的混合粒子，其平均直徑可用篩分分析數(shù)據(jù)按下式計算：,篩孔的大小以數(shù)目表示：常用的有標準篩和泰勒標準篩。,三、催化劑顆粒形狀系數(shù)球形顆粒的外表面積與體積相等的非球形顆粒的外表面積之比稱為形狀系數(shù)。,三種直徑與形狀系數(shù)的關系：,固定床的當量直徑de為水力半徑RH的四倍，即：,空隙率是催化劑床層的重要特性之一,它對流體流動、傳質、傳熱都有較大影響,同時又是影響壓力降的主要因素。,1、床層空隙率：是指顆粒間自由體積與整個床層體積之比。,空隙率的大小與催化劑顆粒的形狀、粒度分布、顆粒表面粗糙度、顆粒直徑與床層直徑之比以及顆粒的填充方法等有關。,2、壁效應：實驗指出，空隙率在床層徑向的分布是不均勻的，在貼壁處空隙率最大，在離壁1~2dp處空隙率較大，而床層中部空隙率最小，器壁對空隙率分布的這種影響及由此造成對流體流動、傳質和傳熱的影響，稱為壁效應。,6.2.2床層空隙率與壓降,,為了消除壁效應的影響,一般取dt/dp>8,3、床層壓力降,床層壓力降,,流體與顆粒表面間的摩擦阻力,流體在孔道中的收縮、擴大和再分布所造成的局部阻力,層流,,湍流,,計算壓降的公式之一——埃岡（Ergun）式：,6.2.3固定床內(nèi)徑向傳遞,一、固定床徑向傳熱,徑向傳熱,,床層內(nèi)傳熱,器壁與邊界層流層之間的傳熱,傳熱方式,,熱傳導、熱對流、熱輻射。,,傳熱步驟,,,熱傳導、熱對流,傳熱方程,,,,將床層熱阻和壁膜熱阻和并作為一個熱阻來考慮，用床層的傳熱系數(shù)h0來表示：以下推薦兩個計算h0的關聯(lián)式。,,對于球形顆粒，當20
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