多相催化反应器的设计与分析课件.pptVIP

,三门峡论坛 来自 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 7.1　 固定床反应器的分类（续1） 7.1　 固定床反应器的分类（续2） 7.1　 固定床反应器的分类（续3） 7.2　 固定床内的传递现象7.2.1　 固定床内的流体流动 7.2.1　 固定床内的流体流动（续1） 7.2.1　 固定床内的流体流动（续2） 7.2.2　质量和热量的轴向扩散 7.2.2　质量和热量的轴向扩散（续） 7.2.3　质量和热量的径向扩散 7.2.3　质量和热量的径向扩散（续） 7.2.4　小结 7.2.4　小结（续） 7.3　固定床反应器的数学模型7.3.1　概述 7.3.2　活塞流模型 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 7.4.2　多段 7.4.2　多段（续1） 7.4.2　多段（续2） 7.5　换热式固定床反应器7.5.1　催化剂用量 7.5.2　热点概念 7.5.2　热点概念（续1） 7.5.2　热点概念（续2） 7.5.2　热点概念（续3） 7.5.2　热点概念（续4） 7.5.2　热点概念（续5） 7.5.2　热点概念（续6） 7.5.2　热点概念（续7） 7.5.2　热点概念（续8） 7.5.2　热点概念（续9） 7.5.2　热点概念（续10） 7.5.2　热点概念（续11） 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） 7.6　自热式固定床反应器7.6.1　分类 7.6.2　设计方程 7.6.2　设计方程（续） 7.6.3　小结 7.7　参数敏感性 本章习题 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： ( ) ( ) ( ) ( ) 0 1 , , 0 1 , , 0 1 3 3 2 3 3 3 3 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1 1 1 1 1 2 1 3 3 2 2 1 1 = ? ? = = ? ? = = ? ? ò ò ò dx T r r T X r T X r dx T r r T X r T X r dx T r r in X X in in out out in X X in in out out in X X out in out in out in 第三段： 第二、三段之间： 第二段： 第一、二段之间： 第一段： ( ) ( ) 0 1 , , 4 4 2 4 4 4 4 3 3 3 4 4 = ? ? = ò dx T r r T X r T X r in X X in in out out out in 第四段： 第三、四段之间： 七个方程，七个未知数，可能是唯一解。 讨论：从T－X图上看： X T 0 二氧化硫氧化反应T－X图示意 流向 单管逆流式 单管并流式 双管及三管逆流式 U管式 逆流 并流 单管逆流式 单管并流式 逆流 并流 反应放热 ＝ 反应气升温的热量 ＋ 原料气升温的热量 并流为例推导 逆流 并流 * * ? 固定床反应器的分类 ? 固定床内的传递现象 ? 固定床反应器的数学模型 ? 绝热式固定床反应器 ? 换热式固定床反应器 ? 自热式固定床反应器 ? 参数敏感性 列管式固定床反应器 单段绝热反应器 多段绝热反应器 绝热反应器 换热反应器 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 ?= 颗粒间空隙体积 床层体积 影响因素 颗粒形状 粒度分布 颗粒与床层直径比 颗粒的装填方式 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 u0、? 流动阻力 颗粒的粘滞曳力 局部阻力 回顾：空管中流动阻力 2 气体 0.3～1 液体 0.6 回顾 固定床反应器的径向温度分布 粒内传热 粒子与流体间的传热 床层与器壁的传热 固定床的径向传热 热阻大 床层本身的导热 + 床层与器壁的对流传热 床层本身的导热热阻 靠近内壁的层流边界层 径向有效导热系数?er 关联式很多 壁膜传热系数hw 无满意关联式 床层传热系数ht 径向传热包括 ? ht的关联式 球形颗粒 圆柱形颗粒 径向传质 5～13 多数≈10 ? 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