1、第五章氣固相催化反應工程第一節概述51氣固相催化反應器的基本類型52反應器設計原則53催化反應器的數學模型第二節第三節固定床的三傳特性第四節第五節第六節第七節第八節流化床及其數學模型第九節催化反應過程進展各類固定床及其數學模型1第一節概述51氣固相催化反應器的基本類型2一、絕熱式固定床催化反應器二、連續換熱式固定床催化反應器1，單段絕熱式（適用于放熱和吸熱反應）51氣固相催化反應器的基本類型-固定床（packed bed catalytic reactor)（fixed bed reactor)平衡溫度線最佳溫度線xT原料氣產物催化劑345平衡溫度線最佳溫度線xT2，多段固定床絕熱反應器（a）

2、間接換熱式62，多段固定床絕熱反應器平衡溫度線最佳溫度線xT（b）原料氣冷激式72，多段固定床絕熱反應器(c)非原料氣冷激式平衡溫度線最佳溫度線xT平衡溫度線8二、連續換熱式固定床催化反應器（a）內冷自熱式（b）外冷列管式（c）外部供熱管式910二、連續換熱式固定床催化反應器11 管徑：一般為2550mm的管子，但不小于25mm。 催化劑粒徑：應小于管徑的8倍，通常固定床用的粒徑約為26mm，不小于1.5mm。 傳熱所用的熱載體：沸水可以用于100300的溫度范圍。聯苯與聯苯醚的混合物以及以烷基萘為主的石油餾分能用于200350的范圍。無機熔鹽(硝酸鉀，硝酸鈉及亞硝酸鈉的混合物)可用于3004

3、00的情況。對于600700左右的高溫反應，只能用煙道氣作為熱載體。12列管式反應器優點： 傳熱較好，管內溫度較易控制； 返混小、選擇性較高； 只要增加管數，便可有把握地進行放大； 對于極強的放熱反應，還可用同樣粒度的惰性物料來稀釋催化劑 適用 原料成本高，副產物價值低以及分離不是十分容易的情況。13溫度床層深度溫度反應進度三套管并流式冷管催化床溫度分布及操作狀況14軸向反應器VS徑向反應器VS1516固定床反應器優缺點 固定床中催化劑不易磨損； 床層內流體的流動接近于平推流，與返混式的反應器相比，可用較少量的催化劑和較小的反應器容積來獲得較大的生產能力。 由于停留時間可以嚴格控制，溫度分布可

4、以適當調節，因此特別有利于達到高的選擇性和轉化率，在大規模的化工生產中尤為重要。 固定床中的傳熱較差； 催化劑的更換必須停產進行。 17流態化現象流化床反應器fluidized reactor LLf LLf L0 LLmf流體流體流體流體流體流體固定床起始流化膨脹床鼓泡床氣力輸送節涌18流化床反應器fluidized reactor195-3 催化反應器的數學模型1，非均相擬均相2，一維模型二維模型3，理想流動非理想流動擬均相適用情況：1，化學動力學控制2，活性較正系數（無宏觀動力學資料）一維二維：軸向濃度差、溫度差；軸徑向濃度差、溫度差理想流動：不考慮返混（PFR）；非理想流動：考慮返混（擴散）205-3 催化反應器的數學模型維數相數返混根據相態(擬均相？非均相？），維數（一維？二維？），返混（有返混？無返混？）的不同情況，可以建立八種（）不同的數學模型21表51催化反應器數學模型分類一維模型A類： 擬均相模型B類： 非均相模型AI ： 基礎模型BI ： 基礎模型相間分布AII： AI +軸向返混BI