反应器操作与设计化学反应过程与设备固定床反应器设计35课件.ppt

（5）固定床中流体通过床层的压力降ΔP=ΔP1+ΔP2压降产生原因：摩擦阻力ΔP1：由于流体颗粒表面之间的摩擦产生。局部阻力ΔP2：流体在孔道内的收缩、扩大及再分布所引起的流体与颗粒表面间的摩擦阻力和流体在孔道中的收缩、扩大和再分布等局部阻力引起固定床压力降埃冈(Ergun)式:△p为压力降，Pa；fM为修正摩擦系数；L为管长，m;ρf为流体密度，kg/m3；u0为流体空床平均流速；ds为催化剂颗粒的比表面积相当直径。实验测定μf为流体的黏度，Pa；G为流体的质量流量(12-46)(12-47)(12-45)ReM10时，流体处于层流状态：ReM1000时，流体处于湍流状态：(12-48)(12-49)催化剂颗粒大小不一，ds采用颗粒的平均比表面积相当直径催化剂颗粒形状系数相差不大，ds采用颗粒的调和平均直径与平均形状系数的乘积简化式：当ReM10时：ΔP=ΔP1当ReM103时：ΔP=ΔP2设计要求：ΔP≤15%P操工业上降低压力降的办法：↑ε、↓L0、↓uOG、↑dS等P134例12-3例：床层压力降计算在内径为50mm的管内装有4m高的催化剂层，催化剂的粒度分布如下表所示。催化剂为球体，空隙率?B＝0.44。在反应条件下的气体密度?g=2.46kg/m3，粘度?g=2.3?10-5kg/(m?s)，气体的质量流速G=6.2kg/(m2?s)。求床层压降。粒度ds/mm3.404.606.90质量分率w0.600.250.152.固定床反应器内的传质与传热(1)固定床反应器中的传质：催化剂的有效系数ηη=0.01~1η=1动力学控制，η1内扩散控制外扩散、内扩散、混合扩散(2)固定床反应器内的传热颗粒内的传热颗粒与流体之间的传热床层与器壁的传热反应热从催化剂的内表面向外表面传递。反应热从催化剂的外表面向气相主体传递。反应热少部分由反应后的物料沿轴向带走，大部分沿径向通过催化剂和流体构成的床层传到器壁，再由热载体带走。传热过程分析：以放热反应为例床层被冷却时：（放热反应）床层被加热时：（吸热反应）λf为流体导热率，G为流体表观质量流率，μf为流体粘度P137例12-43.固定床反应器设计催化剂用量的计算。反应器高度和直径的计算。传热面积的计算与校核。床层压力降的计算与校核。固定床反应器的设计计算固定床反应器的工艺计算经验法：用实验室、中间试验装置或工厂现有装置中最佳条件测得的数据，如空速、催化剂的空时收率及催化剂的负荷等作为设计依据，按规定的生产能力计算并确定催化剂的用量、床高、床径等的计算。该法简单，但精确度较差。原始的、不精确的，不能实现高倍数的放大。①空速Sv：单位体积的催化剂在单位时间内所通过的原料的标准体积流量。式中：V0：反应条件下气体的体积流量。②接触时间τc：反应条件下，气体通过催化剂床层中自由空间所需要的时间。③空时收率Sw：单位质量或体积的催化剂在单位时间内所获得的目的产物量。④催化剂的负荷Sg：单位质量的催化剂在单位时间内通过化学反应所消耗的原料量。⑤床层线速度u:反应条件下气体通过催化剂床层自由截面的速率⑥空床速度u0:反应条件下气体通过床层截面时的速率。数学模型法：建立在对反应器内全部过程的本质和规律有一定认识的基础上，用数学方程式来比较真实地描述实际过程——即建立过程的数学模型，用计算机可以进行高倍数放大的工艺计算①根据反应动力学可分为非均相与拟均相两类；②根据催化床中温度分布可分为一维模型和二维模型；③根据流体的流动状况又可分为理想流动模型（包括理想置换和理想混合流动模型）和非理想流动模型。作业化学反应过程与设备湖南化工职业技术学院化学工程系教师魏义兰化学反应过程与设备湖南化工职业技术学院化学工程系教师魏义兰化学反应过程与设备湖南化工职业技术学院化学工程系教师魏义兰化学反应过程与设备湖南化工职业技术学院化学工程系教师魏义兰化学反应过程与设备湖南化工职业技术学院化学工程系教师魏义兰化学反应过程与设备湖南化工职业技术学院化学工程系教师魏义兰化学反应过程与设备湖南化工职业技术学院化学工程系教师魏义兰化学反应过程与设备湖南化工职