第三章催化反應(yīng)器設(shè)計(jì)概論第一節(jié)催化反應(yīng)器基本類(lèi)1氣-固相固定床催化反應(yīng)器2氣-固相流化床催化反應(yīng)器3氣-液-固三相懸浮床催化反應(yīng)器催化反應(yīng)工程催化反應(yīng)器：產(chǎn)量已定基本問(wèn)題：１．放熱反應(yīng)－移熱；吸熱反應(yīng)－供熱以移熱為例：換熱方式，催化床是絕熱的，段間換熱；內(nèi)冷自熱式催化床中插入冷管催化劑裝在管內(nèi)２．可逆放熱反應(yīng)的平衡催化反應(yīng)工程接近平衡推動(dòng)力減小催化床體積增大３．固體催化劑顆粒傳質(zhì)，壓力降４．流體流動(dòng)，壓力降軸向流動(dòng)，徑向流動(dòng)，軸徑向流動(dòng)５．流體分布還有材質(zhì)，直徑，反應(yīng)器制造，運(yùn)輸催化反應(yīng)工程催化反應(yīng)工程催化反應(yīng)工程流態(tài)化技術(shù)１．氣體分布２．顆粒的流動(dòng)特性３．特征流速４．床層的膨脹與壓降５．氣泡行為６．乳相行為７流化床的熱、質(zhì)傳遞８．顆粒夾帶與分離９．?dāng)?shù)學(xué)模型催化反應(yīng)工程催化反應(yīng)工程催化反應(yīng)工程三基本有機(jī)化工中的催化反應(yīng)器平行連串平行連串反應(yīng)系統(tǒng)反應(yīng)器進(jìn)口氣體組成，操作壓力，操作溫度，產(chǎn)量溫度１．深度氧化的副反應(yīng)，活化能大于主反應(yīng)，反應(yīng)熱大于主反應(yīng)的；降低溫度有利，若溫度高，副反應(yīng)加劇，飛溫，可能燒壞催化劑，反應(yīng)器２．平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系若在某一溫度下，平衡常數(shù)小，可提高操作壓力３．移熱問(wèn)題４．反應(yīng)速率與活性溫度催化反應(yīng)工程“非均相”與“擬均相”模型非均相考慮氣流主體與催化劑顆粒外表面之間的溫度差和濃度差，催化劑顆粒內(nèi)部濃度差和溫度差，傳遞過(guò)程隊(duì)反應(yīng)速率的影響計(jì)入模型，則稱(chēng)為非均相模型。擬均相采用“活性校正系數(shù)COR”來(lái)簡(jiǎn)化概括催化劑粒內(nèi)和催化劑外表面與氣相間的熱、質(zhì)傳遞過(guò)程和催化劑失活等因素對(duì)反應(yīng)速率的影響，即“擬均相”模型。催化反應(yīng)工程3二維擬均相數(shù)學(xué)模型

4一維非均相返混模型

催化反應(yīng)工程二基本計(jì)算方程

建立模型

催化反應(yīng)工程兗礦魯南化工公司年產(chǎn)10萬(wàn)噸甲醇裝置1995年籌建1998年3月華東理工大學(xué)提交反應(yīng)器基礎(chǔ)設(shè)計(jì)1999年反應(yīng)器制造完成2000年初安裝2000年5月投產(chǎn)成功，產(chǎn)品達(dá)到美國(guó)USAA級(jí)甲醇標(biāo)準(zhǔn)催化反應(yīng)工程反應(yīng)器模擬設(shè)計(jì)必須具備的條件1反應(yīng)過(guò)程：反應(yīng)物系、催化劑、操作條件、轉(zhuǎn)化率、選擇性、收率2熱力學(xué)：物性參數(shù)、粘度、導(dǎo)熱系數(shù)、擴(kuò)散系數(shù)、狀態(tài)方程、平衡常數(shù)、逸度系數(shù)、反應(yīng)熱

3反應(yīng)動(dòng)力學(xué)：

4質(zhì)量、熱量傳遞過(guò)程：催化反應(yīng)工程

催化反應(yīng)工程第三節(jié)催化反應(yīng)器的操作參數(shù)1、反應(yīng)溫度2.操作壓力3.反應(yīng)物的初始組成4.空速5.催化劑的顆粒

催化反應(yīng)工程