流化床反應(yīng)器與實(shí)驗(yàn)室催化反應(yīng)器

1、流化床反應(yīng)器與實(shí)驗(yàn)室催化反應(yīng)器流化床反應(yīng)器流化床反應(yīng)器是一種利用氣體或液體通過顆粒狀固體層而使固體顆粒處于懸浮運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，并進(jìn)行氣固相反應(yīng)過程或液固相反應(yīng)過程的反應(yīng)器。在用于氣固系統(tǒng)時(shí)，又稱沸騰床反應(yīng)器。 流態(tài)化： 固體粒子像流體一樣進(jìn)行流動(dòng)的現(xiàn) 象。除重力 作用外一般是依靠氣體或液體的流動(dòng)來帶動(dòng)固體顆粒運(yùn)動(dòng)的。二、流態(tài)化的形成流態(tài)化的形成 流體自上而下流過催化劑床層時(shí)，根據(jù)流體流速的不同，床層經(jīng)歷三個(gè)階段： 固定床階段：u0umf時(shí)，固體粒子不動(dòng)，床層壓降隨u增大而增大。 流化床階段：umfu0ut時(shí),固體粒子懸浮湍動(dòng),床層分為濃相段和稀相段，u增大而床層流態(tài)化的形成壓降不變。 輸送床階段：u

2、0 ut 時(shí),粒子被氣流帶走,床層上界面消失,u增大而壓降有所下降。 umf臨界流化速度，是指剛剛能夠使固體顆粒流化起來的氣體空床流速度，也稱最小流化速度。 ut帶出速度，當(dāng)氣體速度超過這一數(shù)值時(shí)，固體顆粒就不能沉降下來，而被氣流帶走，此帶出速度也稱最大流化速度。三、流態(tài)化的形式 四、流化床的壓力降計(jì)算公式：gLpfsmfmf)()1 ( Lmf ：床層顆粒開始流化時(shí)床層高度。 ：床層顆粒開始流化時(shí)的空隙率mf實(shí)驗(yàn)室催化反應(yīng)器特點(diǎn) ：規(guī)模小，催化劑用量少到數(shù)克以及數(shù)百毫克。 該節(jié)主要講解實(shí)驗(yàn)室催化反應(yīng)器的基本要求及主要類型一、基本要求 實(shí)驗(yàn)室催化反應(yīng)器主要用于催化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的測定，因此要等溫操

3、作。 對反應(yīng)器的要求就是要有明確的停留時(shí)間分布，反應(yīng)氣體保持理想流型，流型最好是全混流或活塞流。l 反應(yīng)器有可能 軸向存在 ：濃度梯度與溫度梯度 徑向存在：濃度梯度與溫度梯度 為了消除這些梯度，可采?。?1.增大氣體循環(huán)量，使氣體達(dá)到全混流，則以上四個(gè)梯度全部消除。 2.如達(dá)不到全混流，應(yīng)保證呈活塞流，并做到等溫操作。這樣只剩下軸向濃度梯度 二、主要類二型 積分反應(yīng)器 微分反應(yīng)器 外循環(huán)反應(yīng)器 內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器積分反應(yīng)器反應(yīng)器中，反應(yīng)混合物組成沿催化劑床層的軸向非線性變化，所以，濃度、轉(zhuǎn)化率在反應(yīng)器具有“積分”性質(zhì)，所以稱為積分反應(yīng)器。積分反應(yīng)器是一種連續(xù)反應(yīng)器。對于固定床反應(yīng)器，當(dāng)床層（催化劑層

4、）較厚時(shí)，可視為積分反應(yīng)器。積分反應(yīng)器的優(yōu)、缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：儀器簡單，分析方法要求不高。只要測定dci/dV或dxi/dV就可以測定ri。缺點(diǎn)：等溫性能差，ri不一致。因此，積分反應(yīng)器是一種常用的催化反應(yīng)器，因?yàn)樗愃朴诠I(yè)分析反應(yīng)器。從動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)講，儀器設(shè)備簡單，不要求高靈敏度的分析方法，因而可選用的分析方法較多。微分反應(yīng)器 單程轉(zhuǎn)化率5% 優(yōu)點(diǎn)：易等溫，試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理簡單，cat用量少。 缺點(diǎn)：由于進(jìn)出口濃度差別小，不易分析準(zhǔn)確。配氣費(fèi)高，副產(chǎn)物量更少。外循環(huán)反應(yīng)器 優(yōu)點(diǎn)：軸向無濃度梯度，進(jìn)出口濃度相同 缺點(diǎn)：若均相反應(yīng)顯著，反應(yīng)氣體的冷凝中出現(xiàn)液相，應(yīng)用起來有困難。內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器 結(jié)構(gòu)主要有兩種形式：轉(zhuǎn)藍(lán)式內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器和催化劑固定式內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器。 因?yàn)閮?nèi)循環(huán)反應(yīng)器無論是等溫性或是等濃度性都優(yōu)于其他的反應(yīng)器，因此它為實(shí)