多相催化反应器的设计与分析.ppt

多相催化反应器的设计与分析编辑;本章内容;7.1　 固定床反应器的分类;列管式固定床反应器;段内绝热，段间换热;换热式固定床反应器;?=;小结： ? 真实床层径向空隙率分布是不均匀的，在距壁面约1～2倍粒径处，空隙率最大。－壁效应 ? 床层直径与颗粒直径之比越大，空隙率分布越均匀。 ? 由于空隙率分布不均匀。造成径向流速分布不同于空管。 ? 为了消除壁效应，一般，管径与粒径之比应大于8。;压力降计算公式;2 气体 0.3～1 液体;固定床反应器的径向温度分布;床层本身的导热 + 床层与器壁的对流传热;? ht的关联式;? 轴向： ? 等温时，若用N个等体积的全混釜来描述固定床内气体的流动状况，则N等于50或更大。 ? 对工业固定床反应器，大多数Lr/dp值远大于50，故可采用活塞流模型表示等温固定床内气体的流动状况。 ? 非等温时，以Lr/dp值大于150作为准则较稳妥。;? 径向： ? 若用N个等体积的全混釜来描述固定床内气体的流动状况，则N不可能为1，即径向浓度梯度总是存在。 ? 减小dt/dp，则径向浓度梯度降低，但当dt/dp ＜5，则床内流动极不均匀。（壁效应严重，且流体易短路）;平推流的一维模型 有轴向返混的一维模型 有径向混合和径向温差的二维模型;物料衡算;7.3.3　轴向扩散模型;7.4　绝热式固定床反应器7.4.1　单段;;目标函数;两式含义： 1. 为保证催化剂总用量最少，任何一段的出口转化率应等于下一段进口的转化率 2. 在规定的进、出口转化率下，存在一最佳的进口温度，使催化剂总用量最少;?;热点;7.5.2　热点概念（续1）;　　可逆放热反应绝热反应器的最优化（以SO2＋1/2O2=SO3为例）;二氧化硫氧化反应－－气固相催化反应，用于硫酸生产，可逆，强放热，绝大多数生产过程采用多段绝热操作。 最优化目的：在完成一定生产任务的条件下，使用的催化剂最少。 已知条件：第一段入口和最后一段出口转化率；第一段入口反应物浓度，各物性参数；段与段间采用间接冷却。 可以改变的参数：各段的入口温度；段与段之间的转化率。;以四段为例：;X1in,T1in;X;调用最优化程序，就可以求得W最小值？ 可以，但很困难。 进一步数学处理： 在任意一段内，当Xin及Xout确定之后，应选取适当的进口温度Tin，使催化剂量最小。;在任意相邻两段间：; 汇总：;7.5.2　热点概念（续10）;X;7.5.2　热点概念（续12）;7.5.2　热点概念（续13）;7.5.2　热点概念（续14）;7.5.2　热点概念（续15）;流向;7.6.2　设计方程;反应放热 ＝ 反应气升温的热量 ＋ 原料气升温的热量;逆流;影响因素 进料浓度，进料温度，冷却介质温度，空速（换热系数);本章习题