固定床催化反应器中平行反应的飞温现象_冷却介质温度恒定.pdfVIP

第 15 卷第 4 期　　　　　　　　　　　化学反应工程与工艺　　　　　　　　　　　　V o l 15, N o 4 1999 年 12 月　　　　　　 Ch em ica l R eact ion Eng in eer ing an d T echno logy　　　　　　 D ec, 　1999 文章编号: 1001- 7631 ( 1999) 04- 0337- 06 固定床催化反应器中平行反应的飞温现象 冷却介质温度恒定 吴　鹏, 廖　晖, 陈建新, 李绍芬 (天津大学化工学院, 天津　300072) 摘　要: 　对在固定床催化反应器中冷却介质温度恒定时平行反应的飞温现象做了详尽的理论分析, 推导出 该系统安全操作所允许的温度上限和临界初始条件。研究结果表明简单反应的飞温理论适用于平行反应, 在 相同条件下平行反应和简单反应飞温区域之间的差异与主副反应的反应速率和热效应大小有关。对于平行 反应系统, 判断副反应的取舍, 不应只从副反应速率本身的大小来考虑, 还应该考虑副反应的热效应。 关键词: 固定床催化反应器; 平行反应; 飞温 中图分类号: TQ032. 2　文献标识码: A 1　前　言 对于在固定床催化反应器中进行的强放热反应, 当初始条件达到或超过某一限度时, 反 应产生的热量远远超过该系统能够排走的热量, 出现热量瞬间的大量积累, 热失衡恶化, 造 成反应系统温度呈现跳跃式的增加, 导致整个系统失去控制, 这种现象称为飞温。飞温对反 应的转化率、选择性、催化剂的活性和寿命等都有不良影响。关于固定床催化反应器飞温现 象的研究, 前人已经做了大量的研究报道[ 1～ 4 ] 。然而, 这些判据大多仅限于简单反应的特殊 情况, 如何将飞温分析用于更接近于实际工业中的复杂反应系统, 对实际操作过程给出合理 的判定是十分必要的。 等[5～ 7 ] 以 [ 1 ]、 和 [2 ] 的飞温判据为依据, 通 W e ster terp B ark elew V an W elsen aere F rom en t 过瞬时等温选择性和瞬时等温收率求得反应系统允许的最高温度, 并根据热点轨迹的浓度 最小点和不同操作条件下热点轨迹与温度轴的位置关系, 确定反应系统发生飞温的上下限。 M o rb idelli 和V arm a [8 ] 对复杂反应飞温现象的研究是在对简单反应[3, 4 ] 的基础上, 通过规范 敏感性(th e no rm a lized sen sit iv ity) 随各参数变化的极值点来判断反应系统是否发生飞温。 本文以吴鹏等[9, 10 ] 提出的简单反应飞温判据为基础, 通过理论分析推导出平行反应系 统安全操作所允许的温度上限和临界初始条件。 收稿 日期: 1998- 08- 17; 修订日期: 1999- 04- 02 ( ) 作者简介: 吴鹏 1966- , 男, 博士, 副教授。 ( ) ( ) 基金项 目: 天津市青年科学基金资助项 目 9537052 11 ; 中国石化总公司基金资助项 目 5930 15 G 　　　　　　　　　　　　　　　　化学反应工程与工艺　　　　　　　　　　　　　　　1999 年 338 2　模型方程和理论分析 对于在固定床催化反应器中进行的 个平行反应 n X 1 X A 　 　 2