固定床反应器设计毕业论文

管式固定床反应器是用于进行强放热气固相催化反应的主要反应器,在化学工业中有着广泛的应用。目前,列管式固定床反应器规模在不断扩大,其操作要求也在不断提高。如何实现反应器的优化设计和操作、提高反应过程的稳定性和经济性是化学反应工程研究的重要议题。本文从反应器设计和操作角度研究列管固定床反应器的流体流动、传热及其数值特征,为大型工业反应器设计及操作提供参考和依据。 论文分别建立起并流列管反应器冷却介质流动与均布的计算模型以及盘环型错流列管反应器管间流动与传热的计算模型,研究了并流反应器中影响分布板布孔的主要因素以及盘环型列管式固定床中影响反应器操作性能的主要结构参数。

在固定床反应器的入口端增大压力，在出口端减少压力，提升固定床反应器的压降就可以了啊。当然，如果是要减少压降的，就采用相反的操作。

1、固定床鼓泡反应器的优缺点简介与其它形式的反应器相比，固定床鼓泡反应器具有很多优点：气液传质系数较大，传热性能好；循环气体的量较少，能够大幅降低气体循环成本；催化剂颗粒微孔内充满液体，使得液固接触面积大大增加，催化剂效率因子增大；催化剂床层持液量较大，液相反混显着，很容易实现均匀分布。同时，固定床鼓泡反应器也存在很明显的缺点：首先，液相反混虽然有助于改善床层传质和传热效果，但是也会降低反应转化率；其次，床层压降较大导致气相反应物的扩散阻力较大。2、流型分布在固定床鼓泡反应器中，气液并流向上通过催化剂床层，由于气液流速、床层特征、分布器结构等的不同，流体在床层中的流动会表现出不同的流型。不同的流型对反应器内气液固之间的传质具有显着影响，进而影响到反应的转化率。在固定床鼓泡反应器中，随着表观气速的变化，床层内的气泡运动状态发生改变，可以将反应器内的流型分为安静鼓泡流、脉冲流和喷射流[1]。在较小的表观气速下，气体以均匀的小气泡形式分散在液相中，反应器内呈现出安静鼓泡流状态；随着气速不断增大，床层内部产生少量大气泡，气液固之间的相互作用逐渐增大，导致床层局部发生湍动现象，此时反应器内处于脉冲流状态；随着气速的继续増大，床层内气液固三相之间产生强烈的相互作用，气泡之间不断聚合和破裂，导致床层中呈现出剧烈的液体湍动和局部液相循环现象，此时反应器内部处于喷射流状态。Achuvelly等[2]人在研究鼓泡床反应器内的流型分布时，采用了矩鞍环、拉西环和球形颗粒填料考察了床层特征对流型的影响，并给出了不同气液流速下的流型分布图，如图1所示，他们发现在整个实验范围内，流型转变主要受到气体流速的影响；而只有在中等液速条件下，液速的变化才会对反应器内流型产生比较明显的影响；另外，在相同的实验条件下小颗粒床层中的流型更容易发生转变。图13、床层结构固定床的床层结构受到填料尺寸、堆积方式等因素的影响。目前工业应用最为广泛的是随机填充的固定床，主要是因为这种堆积方式便于填料的填充与更换，这也说明了堆积方式的不同对床层性能的影响有限。对于床层结构的评价主要涉及床层空隙率，这也是除气液流速外，对床层流体力学性能影响较为突出的参数。床层空隙率是指填料颗粒按照某种方式堆积成固定床时，床层中填料堆积的疏密程度，其数值等于填料颗粒未占据的体积与整个床层总体积之间的比值。床层空隙率是衡量床层结构的重要参数，同时对床层内部持液量、床层压降以及平均气泡直径的影响也较为突出，其计算公式为：影响床层空隙率的因素主要有颗粒尺寸、颗粒形状、粒径分布、壁面效应等。4、床层压降在反应器的设计与工业过程的开发中，要尽可能的降低能耗，减少床层压降。在固定床鼓泡反应器中，床层压降主要来源于两个方面：一方面来自于流体在通过反应器床层时，气液固三相之间的相互作用；另一方面，反应器内部液相自身重量会在反应器进出口之间产生一个压降[3]。流体流经固定床床层时会受到填料颗粒以及反应器壁面的摩擦阻力，产生一定的压力损失，压力损失主要来源于两个方面：一方面是由于颗粒对流体的曳力；另一方面来自流体在流动过程中孔道截面积突然扩大和缩小以及流体对颗粒的冲击和流体的分裂。当流体在床层内的流速较小时，床层压力损失主要来源于流体与填料颗粒之间的摩擦；而流体在床层内的流速较大时，床层的压力损失则主要来源于孔道截面积的突然扩大和缩小[4]。因此固定床鼓泡反应器内部的床层压降与流体的物理性质、填料堆积特征以及操作条件有关。

流化床：优点1能实现固体物料的连续输入和输出；2 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 缺点 1 目的产物的收率低；2 反应转化率较低；3 催化剂加速粉化，流失大；4 经验性操作，随意性大 固定床：优点1催化剂在床层内不易磨损；2 床层内流体的流动接近于平推流，与返混式反应器相比，用较少的催化剂 较小反应器容积会获得较大的生产能力；3 结构简单 缺点1 传热较差；2 操作过程中催化剂不能更换，催化剂对需要频繁再生的反应不适于

典型的气固相催化氧化常见的反应器类型 各有什么优缺点气固相催化反应：气相反应原料在固体催化剂表面进行的化学反应。在气固相催化反应器中，以原料气和固体催化剂的接触方式不同，可以分为固定床反应器与流化床反应器。一、固定床反应器在反应器中，若原料气以一定流速通过静止催化剂的固体层，通常把这类反应器称为固定床反应器。、固定床反应器的优点：①催化剂床层内流体的流动接近于理想置换流动；②催化剂不易磨损可长期使用；③有利于达到高的转化率和高的选择性。2、固定床反应器的缺点：①固定床反应器中传热较差。因此，对于热效应大的反应过程，传热与控温问题是固定床技术中的难点和关键所在。各种技术方案以及固定床反应器的各种形式几乎都是针对这一难点而提出的。②更换催化剂时必须停止生产，而且更换时，劳动强度大，粉尘量大。

当气体以较低速度自下而上通过均匀固体颗粒床层时，气体只在静止不动的固体颗粒空隙中穿过，固体颗粒床层的高度基本上维持不变，这样的床层称为固定床。随着气体流速增大，固体颗粒床层开始松动，固体颗粒的相对位置也在一定区域内调整，床层高度略有增加；如果气体流速继续增大，固体颗粒则完全悬浮在向上流动的气体中，并进行相当不规则的运动；气体流速进一步增大，床层高度将随之增加，固体颗粒的运动更为激烈，但仍停留在床层中，而不被气流所带出，这样的床层称为流化床。当气体流速继续增大，流化床的上界面消失，固体颗粒分散悬浮在气体中并被气流夹带而离开床层，这样的床层称为气流床，此时，气体通过固体颗粒床层的压力降随气体空塔速度的增大而急剧减小，甚至固体颗粒被气体全部带出。根据上述原理，形成3种制气技术，即固定床气化、流化床气化和气流床气化。  固定床气化技术的特点是原料煤预处理相对简单，气化炉出口粗煤气组成中甲烷、酚、焦油等杂质含量较高，冷煤气效率高，适合于煤制天然气。其主要特点如下：粒度分布：5-50mm之间，大于50mm和小于5mm的应小于5%。灰熔点高于120度。灰和水的总和小于50%。适合高水分、高灰分含量的低阶煤。适应高灰、高水、高灰熔融性温度的煤。煤要有一定的热强度和机械强度。煤气中含体积分数10％左右的甲烷比较适合煤制天然气项目，投资也相对较低。这也是国内多数煤制天然气项目选择鲁奇炉的原因。毎产生1000NM3的甲烷，要产生吨难处理的含酚废水。其不足之处是：使用块煤、煤气水量大、副产品量少时难以加工利用。