第五章 气固相催化反应工程.ppt

设分别为气泡相及尾涡和气泡晕、乳化相中A组分的浓度。稳定时，气泡在经历dl(或时间dt)的距离内的交换速率为：*第125页，共191页，星期日，2025年，2月5日式中：－总括交换系数－气泡与气泡晕间的交换系数－气泡晕与乳化相间的交换系数定义：单位时间单位气泡体积为基准所交换的气体体积。三者的关系：(1)*第126页，共191页，星期日，2025年，2月5日对于单个气泡：单位时间内与外界交换的气体体积Q为穿过气泡的穿流量及相间扩散量之和。其中穿流量：(2)*第127页，共191页，星期日，2025年，2月5日式中：－气泡与气泡晕间得传质面积－气泡与气泡晕间得传质系数－A组分得分子扩散系数，则气泡内的传质速度为：(3)将(2)、(3)代入(1)中：*第128页，共191页，星期日，2025年，2月5日式中：－气体在乳化相中的有效扩散系数如缺乏实验数据时：5-25流化床传热由于颗粒循环快，气体温度与流化床温度相同，比较均匀，流体通过床层时，关系如图5-46。*第129页，共191页，星期日，2025年，2月5日图5-46壁膜给热系数与流速的关系*第130页，共191页，星期日，2025年，2月5日由图可知：(3)(2)(1)，属于固定床，变化很小；，并出现极大值；与空管的相同。影响给热系数的因素：(1)流体与颗粒的性质；(2)流动条件；(3)床层与换热面积的几何尺寸。*第131页，共191页，星期日，2025年，2月5日一、直立换热管式中：－空床流速－流化床空隙率－位置校正系数，由图5-47查取适用条件：(2)(1)*第132页，共191页，星期日，2025年，2月5日其中：－直立管的位置－反应器半径*第133页，共191页，星期日，2025年，2月5日二、水平换热管适用条件：如果*第134页，共191页，星期日，2025年，2月5日式中：－水平换热管的外径三、外壁(2)(1)式中：－参数，由图5-48查取－换热面高度－流化床内径*第135页，共191页，星期日，2025年，2月5日由可知为的函数。则上式变为：由*第93页，共191页，星期日，2025年，2月5日(1)代入上式中：由于恒定，则有：(2)(1)或(2)即为催化剂用量为最小的必要条件。符合此条件的出口温度即为最佳分配方案。如果系统稳定后各段出口温度都达到，即绝*第94页，共191页，星期日，2025年，2月5日热操作线末端点已定，由于已知，所以各段的操作线已定，各段进口温度就是绝热操作线与段间冷却线的交点。以上只是对单一的可逆放热反应适用。3、直接有哪些信誉好的足球投注网站法求解此法只适用于计算机计算。目标函数：各段催化剂床层体积之和。二、多段冷激式各段始末温度、转化率和段间冷却气量的最佳分配此法计算量较大，只能用计算机计算。*第95页，共191页，星期日，2025年，2月5日目标函数：(1)各段反应组分摩尔分率和温度随床层高度变化的微分方程组；(2)段间冷激过程的物料和热量衡算式。第五节连续换热式固定床催化反应器反应器的形式：(1)内冷自热式(2)外冷管式(3)外部供热管式*第96页，共191页，星期日，2025年，2月5日5-16内冷自热式中、小合成氨厂，合成甲醇等的催化反应器，主要有单管逆流式、双套管并流式、三套管并流式、单管并流式。一、单管逆流式*第97页，共191页，星期日，2025年，2月5日二、双套管并流式*第98页，共191页，星期日，2025年，2月5日三、三套管并流式*第99页，共191页，星期日，2025年，2月5日四、单管并流式*第100页，共191页，星期日，2025年，2月5日5-17外冷管式*第101页，共191页，星期日，2025年，2月5日1、流化床的优点(1)传热性能高，使床内温度分布均匀(2)传质、传热速率高(接触面大)(3)由于粒子很小，可消除内扩散阻力，提高内表面利用率(4)由于床层的流动性，可使催化剂再生连续化2、流化床缺点第八节流化床催化反应器*第102页，共191页，星期日，2025年，2月5日(1)转化率低于固定床气体流动状态与平推流偏离较大，气流与床层颗粒发生返混，气－固接触不良。(2)颗粒之间、气固之间相互碰撞，破碎严重(3)容器与催化剂颗粒磨损严重3、适用范围热效应很大的反应过程反应温度波动范围小的反应催化