固定床反應(yīng)器的三種基本形式
加氫脫硫固定床反應(yīng)器采用平行反應(yīng)管的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。反應(yīng)氣體為氫氣，液相為1%有機(jī)硫十氫萘溶液或成品油。三路氣相和二路液相可靈活切換，兩個(gè)反應(yīng)器壓力下采用氮?dú)鈾z漏。充氫前吹掃并更換空氣。
固定床反應(yīng)器主要用于實(shí)現(xiàn)氣固催化反應(yīng)，如氨轉(zhuǎn)化器、二氧化硫接觸氧化劑、烴類蒸汽轉(zhuǎn)化爐、醋酸乙烯反應(yīng)器等。當(dāng)用于氣固或液固非催化反應(yīng)時(shí)，床內(nèi)充滿固體反應(yīng)物。滴流床反應(yīng)器也可以屬于固定床反應(yīng)器。氣相和液相以氣-液-固接觸的形式向下流經(jīng)床層。
固定床反應(yīng)器有三種基本形式：
?、?軸向絕熱固定床反應(yīng)器。該反應(yīng)器的流體沿軸向自上而下流經(jīng)床層，床層與外界之間沒有熱交換。
?、?徑向絕熱固定床反應(yīng)器。反應(yīng)器流體沿徑向流經(jīng)床層，可采用離心流或向心流，床層與外界無熱交換。
③ 管式固定床反應(yīng)器由多個(gè)并聯(lián)反應(yīng)管組成。催化劑放置在管內(nèi)或管間，熱載體流經(jīng)管進(jìn)行加熱或冷卻。管徑一般在25~50mm之間，管子數(shù)可達(dá)數(shù)萬根。管式固定床反應(yīng)器適用于反應(yīng)熱效應(yīng)大的反應(yīng)(如醋酸乙烯反應(yīng))。
氣固相反應(yīng)器廣泛應(yīng)用于化工行業(yè)，主要是固定床反應(yīng)器和流化床反應(yīng)器，以及移動(dòng)床反應(yīng)器和滴流床反應(yīng)器。固定床反應(yīng)器的特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)如下：
優(yōu)勢(shì)：
(1) 流體流動(dòng)可視為理想置換流，因此化學(xué)反應(yīng)速度快，完成相同生產(chǎn)能力所需的催化劑和反應(yīng)器體積小。
(2) 可以嚴(yán)格控制氣體停留時(shí)間和溫度
分布可以調(diào)整，有利于提高化學(xué)反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率和選擇性。
(3) 催化劑不易磨損，可長(zhǎng)期連續(xù)使用。
(4) 適合在高溫高壓下工作。
缺點(diǎn)：
(1) 導(dǎo)熱性差，溫度分布復(fù)雜。
(2) 細(xì)顆粒催化劑不能使用，催化劑的活性內(nèi)表面不能充分利用。
(3) 催化劑的再生和更換不方便。
固定床反應(yīng)器的設(shè)計(jì)方法：
經(jīng)驗(yàn)法：以實(shí)驗(yàn)室、中間試驗(yàn)裝置或工廠現(xiàn)有裝置在好的條件下測(cè)得的數(shù)據(jù)，如空速、催化劑時(shí)空收率、催化劑負(fù)荷等為設(shè)計(jì)依據(jù)，根據(jù)規(guī)定的生產(chǎn)能力計(jì)算確定催化劑用量、床層高度、床層直徑等。方法簡(jiǎn)單，但準(zhǔn)確度較差。
數(shù)學(xué)模型法：根據(jù)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，可分為非均相和準(zhǔn)均相;根據(jù)催化床層內(nèi)的溫度分布，可分為一維模型和二維模型;流動(dòng)模型可分為理想流動(dòng)模型和非理想流動(dòng)模型。
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