反应器设计[精选].ppt

个人总结 网上资源很丰富 结合工业生产实际 多查文献和专著 致学弟学妹： 用心去做，收获很大； 坚持下去，肯定获奖。 预祝各位学弟学妹 在第七届全国大学生化工设计竞赛中取得满意的成绩！ Chemical Reactor Design Chemical Reactor Design Chemical Reactor Design Chemical Reactor Design Chemical Reactor Design Chemical Reactor Design Chemical Reactor Design Chemical Reactor Design Chemical Reactor Design Chemical Reactor Design Chemical Reactor Design 化工设计——化工反应器设计 郭俊杰 2013.4.20 反应器设计内涵 一个典型的化工生产过程大致有三个组成部分： 原料预处理 化学反应 产物分离 很显然，化学反应是化工生产过程的核心，化学反应器是化工生产装置中的关键设备。 反应器选择、设计与操作，涉及如何在工业规模上实现化学反应过程，以期最有效地把化工原料转化为尽可能多的目的产品，实现经济效益，以满足国民经济需要。 2 3 反应器选择 反应器设计与优化 反应器操作与控制 化工反应器设计 1 内容 根据化工产品的反应特点和生产条件初步选择工业反应器的类型 例子 均相反应器：常见的有釜式反应器、管式反应器等。 气固反应器：常用的有固定床反应器、流化床反应器，其他的如移动床反应器和滴流床反应器等。 气液相反应器反应器：常用的有鼓泡塔反应器、填料塔反应器，此外还有板式塔反应器、喷雾塔反应器和降膜反应器等。 其他：气液固三相反应器，生化反应器，电化学反应器，聚合反应器。 反应器选择 反应器选择（气固相催化反应器为例） 气固相催化反应器的选择：一般从反应特点、反应热、工艺要求、反应器特点、催化剂性能等方面综合考量。 反应器选择举例 型式 适用的反应 应用特点 应用举例 固定床 气固（催化或非催化）相 返混小，高转化率时催化剂用量少，催化剂不易磨损，但传热控温不易，催化剂装卸麻烦 乙苯脱氢制苯乙烯，乙炔法制氯乙烯，合成氨，乙烯法制醋酸乙烯的等 流化床 气固（催化或非催化）相 传热好，温度均匀，易控制，催化剂有效系数大，粒子输送容易，但磨耗大，床内返混大，对高转化率不利，操作条件限制较大 萘氧化制苯酐，石油催化裂化，乙烯氧氯化制二氯乙烷等 移动床 气固（催化或非催化）相 固体返混小，固气比可变性大，但粒子传送较易，床内温差大，调节困难 石油催化裂化，矿物的焙烧和冶炼 反应器设计与优化 内容 根据化工产品的生产条件和工艺要求进行反应器的工艺设计 工艺计算（以提升管式流化床反应器的设计为例） 首先是选型，再就是确定床高和床径、内部构件，并计算内部压力降等。 具体选型主要应根据工艺过程的特点来考虑，即化学反应的特点、颗粒或催化剂的性能、对产品的要求及生产规模。 反应器设计与优化 反应器选择：循环流化床反应器 反应器选型：提升管式流化床反应器 设计考虑因素： 1、操作条件 A、根据所需的气体处理量，确定操作气速及反应器直径 （操作气速需满足快速流态化的要求，同时又能保证所必需的气、固接触时间） 反应器设计与优化 B、根据停留时间的要求，确定反应器高度 C、由催化剂失活特性和传热量要求，确定催化剂颗粒循环速率 2、化学反应特性 床层结构及所选定的操作条件应适应化学反应的要求。 例如，对以中间产物为目的产品的快速反应，应当使气固流动接近平推流，尽量减少催化剂颗粒返混。因此，应避免使用带有气垫弯头的出口结构，尽量不使用内置构件等。 反应器设计与优化 3、颗粒循环装置 装置目的在于调节和控制颗粒循环，以达到所要求的颗粒循环速率，并能帮助防止气体从提升管向伴床“反窜”流动。 4、出口结构 对于催化反应，由于必须严格控制反应时间，需要在出口采用能快速对气固两相进行分离的惯性分离器。 反应器的实际操作通过安装在反应器上的各种测量仪表了解流化床中的各项指标，以便采取正确的控制步骤，达到反应器的正常工作。 我们只做理论设计，如仪表控制部分。 反应器的操作与控制 举例：MTO流化床反应器的设计 设计的基础数据： 流化床反应器的操作工艺参数为：反应温度为450℃，反应压力为0.12MPa（绝压），甲醇操作空速1~5h-1。MTO成型催化剂粒径范围为30~140μm，平均粒径为80μm，颗粒密度为1200kg/m3，堆密度为700