第六章固定床反應器的工藝設計ppt課件VIP

.第1，6章固定床反應器工藝設計，6.1恒溫反應器常規(guī)設計工藝反應速度方程，R=RV=Aexp(-E/RT)can cbb(6-1)表達式，r-表觀反應速度，kmmR-氣體常數(shù)=8.314 kj/(kmol.k) t-絕對溫度，K，2，有時，反應率方程表示為分壓，而不是： rvp=Aexp(-E/RT)pan PBB表達式的濃度，p表示反應物或產(chǎn)品的分壓，Barrv和rvp之間的關系為：rvp=rv(RT) 表達式的，3，設計方程式，dV=Acdz，傳入的分子數(shù)=出來的分子數(shù)10累積的分子數(shù)10導致反應損失的分子數(shù)10的分子數(shù)，在正常運行狀態(tài)下不會在反應堆中積累材料或從反應堆中排出，F(xiàn)yo=Fyo(1-dx)rvdV(1-dx)，4，壓降方程式，p/z值開始計算，并在每個階段進行適當?shù)膲毫π拚?，是，恒溫反應器設計，H2C=CH2 10 H2CH3 1 CH3(6-9)這是放熱反應，但可以在很小的恒溫反應器中進行。銅-氧化鎂是一種催化劑，用于將內(nèi)徑為9.35mm、長度為280mm的水冷夾克放入黃銅反應堆管中。由于37.85 l/min的水循環(huán)通過夾克，因此可以獲得大于5.67 kj/(m2sk)的水膜的傳熱系數(shù)和穩(wěn)定的管壁溫度。在此反應器中，在9-79 范圍內(nèi)的各種恒溫下進行的許多實驗證明，類型(6-9)對氫的反應為1級。反應速度方程在rv=kCH(6-10)系統(tǒng)中=1，6，建立為設計方程式。Fyodx=kCHdV反應包含體積變化，因此必須考慮。示例：aA bBpP qQ(6-12)將a設置為有限數(shù)量的反應物。最初，Nto=nao nbo(6-13)nao=yo tonbo=(1-yo)Nto=(1-yo)nao/yo(6-14)，7，對于乙烯加氫：1分子乙烯10-1分子氫1分子乙烷(6-18) a=1，b=1，p=1，q=0，nt=(1-18)a，9，設計方程式變更為：自下而上積分如下：v=(rtf yo/(KP)xaln(yo-1 yoxa)/(yo-1)現(xiàn)在計算自下而上實驗室反應器。Yo=0.49F(總供給)=2.010-8k mo 1/Sr(氣體常數(shù))=0.08314 m3bar/(kmo 1.k) r(氣體常數(shù))=8.314 kj/()假定，10，反應器內(nèi)徑為1厘米，反應器高度為89.9.0，6.2絕熱氣體反應器，定義絕熱反應器是一種與周圍沒有換熱的反應器。因此，如果在絕熱固定床反應器中進行放熱反應，氣流的溫度會沿著從入口到出口的方向增加。另一方面，如果吸熱反應在同一反應器中進行，則氣流的溫度沿反應器長度下降。11，1維塞流模型，絕熱氣體反應器最簡單的模型是1維塞流模型，為了符合此模型，反應器必須具有以下條件：反應器和周圍環(huán)境沒有熱交換(絕熱條件):通過固定床催化床的流動在床內(nèi)的任何一點上，反應物流的線速度都必須相同。不應有軸向擴散。應該沒有徑向擴散。12，一維模型絕熱固定層氣體反應器設計，fyodx=rvdv=rvacdzfyodx (-h)每個反應物(包括Mi-反應物和產(chǎn)品)的分子流，kmo 1/s；Cpi每個反應物的分子熱容量，kmol/(kmo 1.k)。13、為散熱反應設計的固定層氣體反應器、絕熱反應器的限制最大程度上由特殊出口溫度t決定，達到此溫度標志著一些不希望的過程開始出現(xiàn)，如浮選、選擇性不良和催化劑嚴重結(jié)垢。達到最后請求的轉(zhuǎn)換率x時，溫度上升到極限溫度。此時，如果溫度不超過最大值t，則可以通過提高x達到所需值。方法1(1)將催化劑體積分為兩個或多個床層，以便各層達到最大t。(2)將兩相鄰床之間的氣體反應物冷卻到間接熱交換器，使第一床入口溫度to，14，方法2，如果間接換熱器的反應溫度太高，可以用第二種方法將冷卻反應物撒在相鄰兩床之間的反應物流上，冷卻到to。這種直接冷卻或淬火方法的優(yōu)點是補償消耗的反應物，使其能夠朝所需的方向反應。15，方法3的第三種方法是舊的德國分段淬火技術(shù)，缺點是還在使用，但波動大，難以設計。方法16，方法4第四種方法是在反應器供給裝置中添加惰性氣體或過量反應物，吸收放熱器的大部分，減少給定轉(zhuǎn)化率的溫度上升。與其他方法相比，該法有嚴重的缺點，必須增加反應器的大小以容納惰性氣體或過多的反應物。第四種方法衍生的一種方法是添加惰性液體，這種液體在反應器中沸點接近反應溫度，反應釋放的熱量蒸發(fā)惰性液體，吸收的大量熱量滿足潛熱的需要。在某些情況下，與使用純氣體的一方相比，反應速度更低。這種方法的缺點是所需的核反應堆又大又貴。17，如果無法正確解決釋放的熱問題，則應考慮氣體反應在以下反應器之一中進行：流化床反應器；具有惰性液體的氣液反應器非恒溫非絕熱固定層氣體反應器，18，絕熱固定床氣體反應器設計示例：甲苯加氫脫烷基反應器設計，反應速度方程：RV=-DCA/d=kcacb 0.5=aexp(-e/rgt)cacb 0.5英寸，CA33CB氫濃度，kmo 1/m3；K-甲苯加氫脫烷基反應速率常數(shù)；a頻率系數(shù)；E-激活能量148114 kj/kmo 1；h49974 kj/kmo 1轉(zhuǎn)化的甲苯；-停留時間，s .19，發(fā)表的活化能值為35.4 kcal/g.mol，但根據(jù)特定催化劑未獲得固定頻率a的數(shù)值，目前a=5.73 xl06，反應堆入口反應溫度為to=600 c 10273.2=873.2k，反應堆壓力為35至70絕對大氣壓，反應堆壓力為70絕對大氣壓根據(jù)芳烴加氫的一般經(jīng)驗，氫和芳烴的比例為5.0。氫：Cp=20.786甲烷：Cp=0.04414T 10 27.87苯：Cp=0.1067T 10 103.18甲苯：CP=0.03535t 10 124.85加氫脫烷基裝置中混合氫物流的純度為90%，20，反應物或產(chǎn)品的分子數(shù)為：甲苯：Fyo(1-x)苯：Fyox氫：Fyo(5-x) 0.9級冷甲烷：Fyo(5/9 x) 0.1級冷量分子總數(shù)：fyo (1 5/9)熱急冷量)氫：y3=(fyo (5 x) 0.9急冷量)/(6.5555 fyo急冷量)=yB甲烷：y4=(fyo (5/9 x) 0.1急冷量)C=N/V=Np/(NRG * T)=p/(RG * T): p=Py，因此C=yP/(RG*T)，21，CA=pfyo (1-x)/(rg * t (6.5555 fyo淬火容量)CB=P(Fyo(5-x) 0.9淬火容量)/()，22，現(xiàn)在計算每個床層(不包括最后一個床層)末端的急冷量：急冷量=mi CPI(T-to)/(CPI急冷(T-298.2)Cpi急冷=該單位為kg/(sm2)，基于空塔的空塔流速um的方程式為：23，如果催化劑圖形是直徑和高度相同的圓柱體，RP=粒子半徑為，2rp=3mm，則DP=0.003m。反應混合物的粘度可在每個反應物的粘度 1， 2， 3， 4中計算。這個方程式是、24、ij條目可以是12、13、14、21、23、24、31、32、34.41、42、43、Mi和Mj是每個組的分子量。25，假定內(nèi)徑為2m，dt/dz=(dx/dz)Fyo(-h)/(-mi CPI)dx/dz=acaexp(-/)計算結(jié)果如表6-1所示。26、在27，6.3絕熱反應器的設備設計方面，1 .支撐床層絕熱反應器的單催化劑床可以通過兩種方法之一支撐：支撐閘門(圖6-8)或放置在床底部的惰性氧化鋁或陶瓷球(圖6-9)。圖6-8顯示了連續(xù)槽孔和整個支撐梁的支撐網(wǎng)格，28，圖6-9中典型的惰性填料支持的單床絕熱反應器，為防止入口氣體搖動催化劑顆粒，支撐層頂部應作為惰性填料顆粒，對于流速氣體，應至少為1英寸。29，所支持的柵格必須設計為催化劑的裝載重量加上預期壓力降。您可以使用槽口或鉆孔板以及標準熔接格柵。如果需要，請選擇相應的支撐板洞口比率，以將壓力降降至最低。將大約46英寸大小的氧化鋁或陶瓷球、藥丸或粒子放在支撐物上，比催化藥丸大一兩次。如果支撐板中的孔(如金屬格柵)大于球直徑，請在支撐板上再放置一層防止此慣性通過的屏幕。粘合板的材料必須防止腐蝕，根據(jù)使用情況，還可以使用碳鋼、合金鋼、鑄鋼或塑料陶瓷?？装逑路奖仨氂羞m當?shù)闹?，包括遠距離中間支撐。反應器底部代替支撐板，可以填充惰性球、圓柱體或小顆粒，直到床催化劑的起始高度(圖6-9)。球體或長度大于直徑的圓柱體產(chǎn)生的壓力降優(yōu)于形狀不均勻的粒子(碎片)。大球或圓柱先在床層內(nèi)填充6英寸以內(nèi)，然后裝上小球或圓柱，限定催化劑床層的位置。惰性球還會在催化床出口產(chǎn)生足夠的壓降，以確保流體的良好分布。出口管道可以擴展到設備，管道可以打開很多孔，包屏可以用作專用聚合管(圖6-9)。沒有必要在圖中所示的空集水管頂部下方的空間填充催化劑。因為物流要集中到出口管，所以這一點下的亂收費沒有得到充分利用?；旧嫌糜谔畛溥@個無效的空間，惰性球也比催化劑便宜得多。30，直徑大的床層具有多個平行出口或多個孔的內(nèi)部集合管道。近年來，引用了大小均勻、價格低廉的不適陶瓷藥片。如果這種陶瓷藥丸取代了昂貴的氧化鋁材料，昂貴的修理有問題的支撐板將不適合使用。沒有支撐板，內(nèi)容物更簡單。因為如果有支撐板，就必須從4面分離催化劑，或者用料斗或真空去除器吸出催化劑。側(cè)卸科通常不能被重力流完全卸載，還必須使用人工方法。在高溫下工作的核反應堆內(nèi)部可能不會采用金屬制出口集管。在這種情況下，可以使用達格的耐火磚圓頂作為床層的支撐和出口聚合管。比催化劑大幾倍的惰性啊藥片也要放在催化劑層的頂部。這一層能分散物質(zhì)的流動，防止床層污染，防止突然像水一樣不需要的物體被推倒，有助于阻止帶來的污物，因為床層的空隙率低，所以這個時候會嚴重阻止催化劑床。惰性球或藥片可以防止催化劑的溫度急劇上升，吸收操作錯誤引起的反應物或再生流體的溫度急劇變化。底部的球?qū)涌稍谙蛏狭髟偕鷷r起到此作用，尤其是再生初期。有時，催化劑和惰性球之間放著漂浮的屏幕。這將防止兩層之間的混合，并用作阻止污垢的最后一道屏障。如果估計有很多反粒子塵，在惰性球的頂部放一個大屏幕，效果會更好。氧化鋁或陶瓷惰性材料使用最廣泛，但有時也可以在不適合氧化鋁或陶瓷的反應系統(tǒng)中用其他材料代替。硅灰石已用作廉價替代品，并在其中不受雜質(zhì)影響的反應反應器中充分發(fā)揮作用。31，2。多床反應器可以在具有中間冷卻或加熱的單個反應器殼體中，將多床放置在支撐板(圖6-10和圖6-11)上，否則也可以使用具有內(nèi)部分配器的連續(xù)床。床層之間的空間可以安裝熱交換器管束，或者將蒸汽收集發(fā)送到外部熱交換器，然后分配到下一個床層，或者設計成床層之間直接接觸急冷(圖6-10和圖6-11)，或者將急冷引入床層，如圖6-12所示。所有三種反應器都具有內(nèi)部冷卻罩，以降低反應器的厚度。32，圖6-10冷休克多床氨轉(zhuǎn)換器(kellog類型)a垂直多層轉(zhuǎn)換器；b水平多層轉(zhuǎn)換器，33，圖6-11外部接管最小的高壓加氫裂化反應器，沒有圖6-12中間床支撐的冷休克氨轉(zhuǎn)換器(ICI)。催化劑安裝在單圈床上。a氣體入口