精细化工过程及设备(第五章_催化过程设备).ppt

5．反应器高度的计算 第五章 催化过程的设备 ： 原料预处理 产物后处理 反应过程 将室温下是以固态存在的反应组分，制备成气体—蒸气态混合物物料的操作。 熔化设备可制成锅或箱的形式，不必有搅拌装置，通常采用蒸汽加热，传热装置可做成蛇管、夹套等形式，以采用夹套为宜。 如萘氧化制苯酐中萘的熔化器，就是一个焊制的钢锅，内部有蛇管，用于加热用的水蒸气在其中循环，要熔化的物料由人孔加人，已熔化的物料由管子从锅中导出，但需将要熔化的物料预先磨细，以使熔化过程进行得快。 ——固态物料 ——气态物料 进入催化反应器的气体为克服阻力，需先经压缩。压缩前需先除去其中悬浮状的固态杂质，常采用气体过滤器，如苯酐生产中作为净化空气用的滤布过滤器见图5-2。 压缩后的气体中会夹带少量的油质，需净化除去，用除油器除去，见图5－3，油滴在铁皮上沉积下来，流至器底。 液体汽化和气体混合物的制备可按不同方法和在各种不同构造的设备中进行，工业上常采用的两种方法是： 一种是在沸点下进行汽化，即先汽化，而后使蒸气与气体混合； 另一种是在低于沸点下进行汽化，即使液体的汽化与蒸气和气体的混合两种过程同时完成。 1. 在沸点时进行汽化的设备(学生分析) 1. 2. 3. 4. 5. 连管 小规模生产中常采用的汽化器图5－6 1. 2. 水蒸气夹套 3. 网板（填料） 4. 液体导管 5. 气体导管 6. 连管 2.低于沸点温度下进行汽化的设备 此类设备用于低于沸点温度的液体蒸气和气体混合，此汽化过程是物质从一相传递到另一相的扩散过程，可采用： 表面型； 表面膜型； 鼓泡型等设备来实现此汽化过程。 由塔的下部引入热的气体，由中部通过喷淋装置引入热的液体，液体在向下流动过程中淋洗下部填料，并在填料表面上汽化，气体在向上流动时为蒸气所饱和，上部填料同时起除沫器的作用。 连续操作的表面膜型汽化器 液体 气体 鼓泡型汽化器 被做成锅的形式，装有水蒸气夹套1，鼓泡器2和除沫器3。要进行汽化的液体可间歇地或连续地由上部连管引入，同时气体连续不断的由鼓泡器2引入，饱和了液体的蒸气经除沫器3排出。 液体 气体 1. 气体导管 2. 水蒸气蛇管 3. 液体导管 4. 制动阀 5. 浮子 6. 排出口 液体 气 体 第二节 反应设备（反应器） 反应器是用来进行接触催化过程的设备，亦称转化器，此类设备的构造决定于进行这类过程的条件。 如接触过程，是气体和蒸气态反应组分于固体催化剂存在下发生的相互作用，相当于气－固体系，一般用来同时处理固态和气态物料的设备，对于实现接触过程都是合适的，但不宜装有搅拌装置，以免引起催化剂的破碎和流失。 气固相催化反应通常是在高温下进行（如250 —600℃），所以须采用能保证达到高温的热源、如导热油、融盐、烟气等。压力可影响化学平衡进行的方向、过程进行的速度和设备的生产能力。 催化反应速度很快，并伴有显著热效应，应有高效传热装置。催化反应一般经过几个转化阶段进行，在各阶段中分别有不同的产品生成，其纯度和产率决定于反应温度，因此控制反应温度十分重要。 一. 催化反应器分类 如果颗粒固定在位置上成为密相固定床，则为固定床反应器。 如果颗粒堆积在缓慢移动的密相床中．排出结垢的颗粒并加入新鲜的颗粒，则为移动床反应器。 如果催化剂颗粒被向上流动的气体托住如流化床那样，则为流化床反应器。 如果催化剂颗粒悬浮在液体中，则为悬浮床反应器。 √ 固定床反应器 又称填充床反应器，装填有固体催化剂用以实现多相反应过程的一种反应器。 固体物通常呈颗粒状，粒径2～15mm左右,堆积成一定高度（或厚度）的床层。床层静止不动，流体通过床层进行反应。它与流化床反应器及移动床反应器的区别在于固体颗粒处于静止状态。 固定床反应器主要用于实现气固相催化反应，如氨合成塔、二氧化硫接触氧化器、烃类蒸汽转化炉等。 固定床反应器的优点： 固定床反应器的优点是： ①返混小，流体同催化剂可进行有效接触，当反应伴有串联副反应时可得较高选择性。 ②催化剂机械损耗小。 ③结构较简单。 固定床反应器的缺点： 固定床反应器的缺点是： ①传热差，反应放热量很大时，可能出现“飞温”（反应温度失去控制，急剧上升，超过允许范围）。 ②操作过程中催化剂不能更换，催化剂需要频繁再生的反应一般不宜使用，常代之以流化床反应器或移动床反应器。 二. 反应器的构造 按催化剂放置的方式，反应器可分为卧式和竖式两大类。