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第六章气-固相催化反应器介绍第一节固定床气-固相催化反应器固定床反应器又称填充床反应器，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，固体颗粒处于静止状态。固定床反应器有三种基本形式：一、轴向绝热式固定床反应器反应物产物T0TfxAf最佳温度线TxAfT0TfxA平衡温度线1.单段绝热式反应器2.多段绝热式反应器T0T1T2T3T4T5T6xA1xA2xA3xA0冷却介质xATxA3xA2xA1T0T1T2T3T5T4T6平衡曲线最佳温度曲线①间接换热式T0T1T2T3T4T5T6xA1xA2xA3xA0原料气②原料气冷激式xATxA3xA2xA1T0T1T2T3T5T6T4③非原料气冷激式T0T1T2T3T4T5T6xA1xA2xA3xA0非原料气xATxA3xA2xA1T0T1T2T3T5T6T4二、连续换热式固定床反应器①中心单管换热式h0原料气产物气T0TfThh0T0TfThT温度分布②列管换热式原料气产物气载热剂载热剂产物气原料气③径向反应器④三套管并流式反应器h0原料气产物气T0T1TfThTfh0TT0T2TfT1Th产物气T2温度分布abDC氨合成塔内件示意图三、固定床反应器的特点固定床反应器的优点：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设备结构简单。固定床反应器的缺点：①传热差，反应放热量很大时，即使是列管式反应器也可能出现飞温（反应温度失去控制，急剧上升，超过允许范围，造成事故）；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。第二节流化床气-固相催化反应器固体流态化广泛用于：粉粒状固体输送，粒状固体干燥，混合，吸附，煅烧，换热，载热裂解石油等化工过程中。一、固体流态化固体流态化是一种使固体颗粒通过与流体接触而转变成类似于流体状态的操作。流体u固定床流体uut流化床①当流体流速u小于固粒的沉降速度ut时，为固定床。②当流体流速u大于固粒的沉降速度ut时，为流化床。固体流态化按其性状的不同，可以分成两类：①散式流态化；②聚式流态化。散式流态化现象一般发生在液固系统；聚式流态化现象一般发生于气-固系统，流体流体流速散式流化态聚式流化态二、流化床反应器流化床反应器结构图筛板反应气冷却剂冷却剂催化剂出口产物气密相段稀相段扩大段换热器进口气提式生物流化床反应器同高并列式催化裂化流化床反应器流化床脱硫反应器流化床气化炉循环流化床锅炉三、流化床反应器的特点流化床反应器的优点：①可以实现固体物料的连续输入和输出；②流体和颗粒的运动使床层具有良好的传热性能，床层内部温度均匀，而且易于控制，特别适用于强放热反应；③便于进行催化剂的连续再生和循环操作，适于催化剂失活速率较高的催化反应过程。流化床反应器的缺点：①由于固体颗粒和气泡在连续流动过程中的剧烈循环和搅动，无论气相或固相都存在着相当广的停留时间分布，导致不适当的产品分布，阵低了目的产物的收率；②反应物以气泡形式通过床层，减少了气-固相之间的接触机会，降低了反应转化率；③由于固体催化剂在流动过程中的剧烈撞击和摩擦，使催化剂加速粉化，加上床层顶部气泡的爆裂和高速运动、大量细粒催化剂的带出，造成明显的催化剂流失；④床层内的复杂流体力学、传递现象，使过程处于非定常条件下，难以揭示其统一的规律，也难以脱离经验放大、经验操作。袁渭康院士金涌院士李洪钟院士元旦快乐