第六章_固定床反应器VIP专享VIP免费

1第六章固定床反应器气固相催化反应器可分三大类：固定床反应器；流化床反应器；移动床反应器。固体催化剂颗粒堆积起来所形成的固定床层静止不动，气体反应物自上而下流过床层，进行反应的装置称作固定床反应器。6.1概述4主要固定床催化反应过程如下表基本化学工业石油化学工业烃类水蒸气转化一氧化碳变换一氧化碳甲烷化氨合成二氧化硫氧化甲醇合成催化重整异构化二氯化烷醋酸乙烯酯丁二烯顺酐苯酐环已烷苯乙烯加氢脱烷基6.1.1固定床反应器的优缺点•固定床层内的气相流动接近平推流，有利于实现较高的转化率与选择性；•可用较少量的催化剂和较小的反应器容积获得较大的生产能力；•结构简单、催化剂机械磨损小，适合于贵金属催化剂；•反应器的操作方便、操作弹性较大。相对于流化床反应器，固定床反应器缺点•催化剂颗粒较大，有效系数较低；•催化剂床层的传热系数较小，容易产生局部过热；•催化剂颗粒的更换费事，不适于容易失活的催化剂。6.1.2固定床反应器类型固定床反应器形式多种多样，按床层与外界的传热方式分类，可有以下几类：绝热式固定床反应器，多段绝热式固定床反应器，列管式固定床反应器，自热式反应器。1.绝热式固定床反应器反应器外壳包裹绝热保温层，使催化剂床层与外界没有热量交换。中空圆筒的底部放置搁板，上面堆放固体催化剂。气体从上而下通过催化剂床层。结构简单，床层横截面温度均匀。单位体积内催化剂量大，即生产能力大。但只适用于热效应不大的反应。89原料气产物催化剂绝热式固定床反应器绝热式固定床反应器可分为轴向反应器和径向反应器。(1)轴向绝热式固定床反应器如图(a)所示。这种反应器结构最简单，实际上是一个容器，催化剂均匀堆置于床内，预热到一定温度的反应物料自上而下流过床层进行反应，床层同外界无热交换。10(2)径向绝热式固定床反应器如图(b)所示。径向反应器的结构较轴向反应器复杂，催化剂装载于两个同心圆构成的环隙中，流体沿径向流过床层，可采用离心流动或向心流动。径向反应器的优点是流体流过的距离较短，流道截面积较大，床层阻力降较小。轴向反应器与径向反应器(a)(b)2.多段绝热式固定床反应器热效应大，常把催化剂床层分成几段(层)，段间采用间接冷却或原料气（或惰性组分）冷激，以控制反应温度在一定的范围内。图(c)是用于SO2转化的多段绝热反应器，段间引入冷空气进行冷激。对于这类可逆放热反应过程，通过段间换热形成先高后低的温度变化，提高转化率和反应速率。多段绝热床根据段间反应气体的冷却或加热方式，多段绝热床又分为中间间接换热式和冷激式。特点：催化剂床层的温度波动小。缺点：结构较复杂，催化剂装卸较困难。间接换热原料冷激非原料冷激多段固定床绝热反应器原料原料冷激剂原料产品产品产品3.列管式固定床反应器热效应较大，不宜采用绝热式反应器，可采用换热式固定床反应器。此设备如同列管式换热器，又称为列管式固定床反应器。如图(d)所示，反应器由多根反应管并联构成，管径一般为25~30㎜，管数可达万根以上。管内装催化剂，传热介质流经管间进行加热或冷却。(d)•列管式固定床反应器具有良好的传热性能，单位床层体积具有较大的传热面积，可用于热效应中等或稍大的反应过程。反应器由成千上万根“单管”组成。一根单管的反应性能可以代表整个反应器的反应效果，因而放大设计较有把握，在实际生产中应用比较广泛。20列管式固定床反应器列管式反应器优点：•传热较好，管内温度较易控制；•返混小、选择性较高；•只要增加管数，便可有把握地进行放大；•对于极强的放热反应，还可用同样粒度的惰性物料来稀释催化剂•适用:原料成本高，副产物价值低以及分离不是十分容易的情况。蒸汽原料调节阀催化剂补充水产物4.自热式反应器采用反应放出的热量来预热新鲜的进料，达到热量自给和平衡，其设备紧凑，可用于高压反应体系。但其结构较复杂，操作弹性较小，启动反应时常用电加热。246.1.3传热介质•传热介质的选用根据反应的温度范围决定，其温度与催化床的温差宜小，但又必须移走大量的热，常用的传热介质有：1.沸腾水：温度范围100~300℃。使用时需注意水...