固相催化反应器选编.ppt

一、固相催化反应器的发展背景及催化剂工业 的发展方向 二、固相催化反应与固体催化剂 三、固相催化反应过程 四、固相催化反应器的设计与操作;一、固相催化反应器的发展背景;催化剂工业的发展方向;化学反应的分类  无论是自然界还是实际生产过程中，存在各种各样的化学反应，通常为了便于研究和应用，将化学反应进行分类。下表中给出了常见的化学反应分类、方法和种类，一些可能同时属于两个或者更多的反应种类。;催化反应体系的分类;二、固相催化反应与固体催化剂 （一）催化反应的特征及其在环境工程中的应用;工业上常用的催化剂的形式;催化剂本身在反应前后不发生变化，催化剂能够反复利用，所以一般情况下催化剂的用量很少。 催化剂只能改变反应的历程和反应速率，不能改变反应的产物。 对于可逆反应，催化剂不改变反应的平衡状态，即不改变化学平衡关系。 催化剂对反应有较好的选择性，一种催化剂一般只能催化特定的一个或一类反应。;(1)活性物质：催化剂中真正起催化作用的组分，它常被分散固定在多孔物质的表面。（金属、金属氧化物） (2)载体（担体）：载体常常是多孔性物质，主要作用是提供大的表面和微孔，使催化活性物质附着在外部及内部表面。 (3)促进剂：改善催化剂活性（氨催化合成铁催化剂＋ Ca O） (4)抑制剂：抑制催化剂活性，增强稳定性（银催化剂中加入卤化物控制乙烯的完全氧化）;;(1)比表面积(as) (specific Surface Area) 单位质量催化剂具有的表面积,以as表示。 大多数固体催化剂的比表面积在5～1000m2/g之间。 (2)孔体积(Vg)和孔隙率(ε p) 每克催化剂内部微孔所占的体积。 孔隙率是固体催化剂颗粒孔容积占总体积的分率。 (3)固体密度(ρ s )和颗粒密度(ρ P ) ： 固体密度(ρ s ) ：指催化剂固体物质本身的密度。 颗粒密度(ρ P ) ：指单位体积固体催化剂颗粒（包括孔体积）的质量。;(4)微孔的结构与孔体积分布 (5)颗粒堆积密度( ρb ) 固体催化剂填充层的密度（质量与填充层体积之比） (6)填充层空隙率(εb) 固体催化剂填充层内空隙体积与总体积之比。;固体催化剂;操作方式：固定床催化反应器多用于气-固催化反应，其一般操作方式是气体从上而下通过床层。 应 用：石油化工、有机化工、废水/废气的催化处理。 特 点：催化反应大多数都伴随着热效应，反应器的温度控制是反应器操作的关键。 反应器类型：热交换方式可分为绝热式反应器、换热式反应器、自热式反应器等。;实验室专用小型固定床为管式反应器的形式，适用于气固相催化反应，催化剂评价与工艺条件选择以及宏观动力学实验，主要用于加氢、脱氢、烃化、芳构化、氨化等有机催化反应的研究和教学实验。 ;生物质流化床催化气化制氢装置 ;催化剂床层;对已知原料组成和要实现的转化率,计算求出反应器的体积、催化剂的需要量、床层高度以及有关的工艺参数等。;1.等温反应器的设计 ;物料衡算式的推导;物料衡算式 反应速率方程(温度、转化率);（二）流化床反应器的设计与操作;结构简单 传热效能高，床层温度均匀 气固相间传质速率较高 催化剂粒子小，效能高 有助于催化剂循环再生 催化剂和设备磨损大 气流不均时气固相接触效率降低 返混大，影响产品质量均一性;流化床反应器：催化剂颗粒处于流态化状态的反应器;催化剂颗粒;2.流化床的设计; 建立数学模型的目的是要定量地分析影响流化床性能的各个参数之间的数学关系，解决反应器放大和控制以及相关的最优化问题。 模型的类别 （1）简单均相模型;以上各种模型，大多数以气泡直径作为模型参数，根据气泡直径是否可变分为以下几种情况： （1）各参数为常数，不随床高变化，也与气泡状况无关； （2）各参数为常数，不随床高变化，用一恒定不变的当量气泡直径作为模型的可调参数。 （3）各参数与气泡大小有关，气泡大小随床高变化。 迄今为止，已提出很多流化床数学模型，也有一些应用的实例与实际情况比较符合，但尚无一个被公认为可普遍使用的数学模型。;推流式反应器;谢 谢！