反应器操作与控制 6-2教学课件 0501鼓泡塔反应器选型.ppt

* Company Logo Company Logo Company Logo Company Logo 任务0501: 选择10万吨/年乙醛氧化制乙酸反应工艺方案 Type selection of reactor to produce 10wt/a acetic acid by Oxidation of acetaldehyde 项目05： 10万吨/年乙醛氧化制乙酸反应器的工艺计算与操作 光明石油化工厂计划生产乙酸，年产量10万吨。工艺数据：（1）原料规格：乙烯99.7%(vt%)，氧99.5%；（2）操作条件：温度398K，塔顶表压294.2kPa；气液并流操作，其uOG =0.715m/s，uOl =0.43m/s；（3）进气比： C2H4:O2(CO2+N2) =65:17:18(mol比)；（4）乙醛空时收率为0.15kg/L.h，乙烯单程转化率为35.2%，每吨产品单耗乙烯（纯）700kg，氧（纯）280Nm3。　　 　　本次任务： 　　 选择10万吨/年乙醛氧化制乙酸反应工艺方案 任务引入： 任务点及其要求 0501－乙醛氧化制乙酸生产工艺选择 能够简单描述乙酸工业生产方法，并加以评价 0501－2物料的性质 能简单描述产品、原料、催化剂的性质 0501－3生产工艺流程 画出生产工艺流程简图并加以叙述 0501－4气液相反应及宏观动力学 能够叙述气液相反应种类、反应历程及宏观动力学特征 0501－5气液相反应器的种类及其特点 能说出常见的气液相反应器种类、特点及选用原则 0501－6乙醛氧化反应器选型分析 能够根据工艺要求合理分析选择乙醛氧化反应器型式 0501－7乙醛氧化反应器的各部分结构及其作用 能够画出乙醛氧化反应器的结构示意图并说明各部分的作用 二、乙醛氧化法的反应原理 CH3CHO+O2→CH3COOOH CH3COOOH+CH3CHO→2CH3COOH 　　　 0501－1乙酸工业生产方法 一、乙酸工业生产方法 1、乙醛氧化法 2、甲醇羰基化法 3、丁烷氧化法 4、乙醇氧化法 要点：通过查资料，了解以下物料的理化性质 1、乙酸 　2、乙醛 　3、过氧乙酸 　4、醋酸锰（催化剂） 0501－2物料的性质 0501－3乙醛氧化制乙酸生产工艺流程 气液相反应： 　　气液相反应是指气体在液体中进行的化学反应。气体反应物可能是一种或多种，液体可能是反应物，或者只是催化剂的载体。　　 　　气液相反应与化学吸收，既有相同点，又有不同之处。 　　它侧重于研究传质过程如何影响化学反应的转化率、选择性及宏观速率，以求经济、合理地利用气体原料生产化学产品，即着眼于化学反应 。 0501－4气液相反应及宏观动力学 气液相反应的工业应用 广泛应用于加氢、磺化、卤化、氧化等化学加工过程。 此外，气体产品的净化过程和废气及污水的处理过程，以及好气性微生物发酵过程均应用气液相反应过程。 气液相反应宏观动力学 　　气相组分A与液相组分B之间的反应历程： 　　（1）气相组分A从气相主体传递到气液相界面，在界面上假定达到气液相平衡； 　　（2）气相组分A从气液相界面扩散入液相，并且在液相内进行化学反应； 　　（3）液相内的反应产物向浓度梯度下降的方向扩散，气相产物则向界面扩散； 　　（4）气相产物向气相主体扩散。 　　 　　　 气液相实际表现出来的反应速率是包括这些传递过程在内的综合反应速率，即宏观动力学。 传递速率＞＞化学反应速率：动力学控制（又称快反应）； 化学反应速率很快：扩散控制（又称慢反应）； 化学反应速率和传递速率相近时，则二者均对过程速率有显著的影响（中速反应）。 宏观动力学特征不同，适宜的气液反应设备也不相同。 0501－5气液相反应器的种类及特点 　　　　　　(a) 　　(b) (c) 　　(d) 　　(e) 　　　 (f) 　　 (g) (a)填料塔反应器；（b）板式塔反应器；（c）降膜反应器；（d）喷雾塔反应器； （e）鼓泡塔反应器；（f）搅拌鼓泡釜式反应器；（g）喷射或文氏反应器 填料塔反应器 　　液体沿填料表面下流，在填料表面形成液膜而与气相接触进行反应。 　　液相主体量较少，气体压降很小，液体返混极小。 　　适用于瞬间、界面和快速反应，广泛应用于气体吸收，也可用作气液相反应器。 板式塔反应器 　　液体是连续相而气体是分散相，借助于气相通过塔板分散成小气泡而与板上液体相接触进行化学反