单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,1,第四章,固定床反应器,(1),1第四章固定床反应器(1),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,。,气固相催化反应器可分三大类：,固定床反应器类型,固定床,非,催化,反应器,固定床,催,化,反应器,作,反应物,作,催化剂,固体颗粒,固定床反应器类型固体颗粒,固定床外形,圆,柱状，,高径比,介于釜式反应器与塔式反应器之间。内有,流体分布装置,和,固体支撑装置。,4,固定床外形圆柱状，高径比介于釜式反应器与塔式反应器之间。内有,固定床主要组成部分,（,P44,图,4-2,）,圆筒状的,外壳,、,气体分布,装置、,催化剂,支撑装置等。,气体分布器,作用：,气体分布均匀，强化传质、传热。,固定床主要组成部分（P44图4-2）圆筒状的外壳、气体分布装,6,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,4.2,固定床反应器分类,固定床反应器形式多种多样，按反应过程,是否换热,分类，可有以下几类：,绝热式固定床催化反应器；,换热式固定床催化反应器。,4.2 固定床反应器分类,1.,绝热式固定床催化反应器,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。,8,1.绝热式固定床催化反应器 反应器外壳包裹绝热保温层，使,绝热式固定床反应器类型,绝热式固定床反应器按,床层,分类，可分为：,单,段绝热式固定床反应器；,多,段绝热式固定床反应器。,绝热式固定床反应器类型,10,原料气,产物,催化剂,单段,绝热式固定床反应器,10原料气产物催化剂单段绝热式固定床反应器,特点：,该反应器结构简单，体积利用率,高,，但催化剂层上下温差,大,，适用于反应热效应,小,、催化剂允许温度波动范围,宽,等场合。,11,单段,绝热式固定床反应器,特点：11单段绝热式固定床反应器,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,多段绝热式固定床反应器,13,特点：,该反应器每段催化剂层上下温差,小,，但体积利用率,低,，适用于反应热效应,大,和催化剂允许温度波动范围,窄,等场合。,多段,绝热式固定床反应器,13多段绝热式固定床反应器,段间的换热方式有,间接,换热式和,直接,换热式两种,(p44,最后一段,),间接,换热式：反应混合物的,温度,（,T,）发生改变，,组成,不变；,直接,换热式：反应混合物的,温度,（,T,）和,组成,均,发生改变。,14,多段,绝热式固定床反应器,段间的换热方式有间接换热式和直接换热式两种(p44最后一段,(1),轴向,绝热式固定床反应器,如图,(a),，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,。,15,(1)轴向绝热式固定床反应器15,(2),径向,绝热式固定床反应器,如图,(b),，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。,(2)径向绝热式固定床反应器,轴向反应器与径向反应器,(a),(b),轴向反应器与径向反应器(a)(b),固定床反应器课件,2,、换热式固定床催化反应器,对,外,换热式固定床催化反应器：适用于,放热反应,+,吸热反应,，多为列管式结构,19,2、换热式固定床催化反应器对外换热式固定床催化反应器：适用于,列管式,固定床,反应器,体,列管式体,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。,列管式固定床反应器,反应管,反应管,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。,23,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,固定床反应器课件,固定床反应器课件,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。,列管式反应器优点：,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,100300,。使用时需注意水质处理，脱除水中溶解的氧。,2.,联苯醚、烷基萘为主的石油馏分：,粘度低，无腐蚀，无相变，温度范围,200 350,27,传热介质27,3.,熔盐：,温度范围,300,400,，由无机熔盐,KNO,3,、,NaNO,3,、,NaNO,2,按一定比例组成，在一定温度时呈熔融液体，挥发性很小。但高温下渗透性强，有较强的氧化性。,4.,烟道气：,适用于,600,700,的高温反应。,28,3.熔盐：温度范围300400，由无机熔盐KNO3、N,b.,自热式固定床催化反应器,只适用于,放热反应,。,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。,29,b.自热式固定床催化反应器29,本课小结,固定床反应器的,含义；,固定床反应器的,构成部分；,固定床反应器的,分类：,按,床层,30,单,段,多,段,按是否,换热,绝,热式,换,热式,本课小结固定床反应器的含义；30单段多段按是否 换热绝热,