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1、固定床反应器,第二组,固定床反应器内的流体流动,催化剂的物理性状 比表面积 指每克催化剂的表面积,记为,单位为m2/g。 空隙率 指催化剂床层的空隙体积与催化剂床层总体积之比,用表示。 表观密度 又称假密度或颗粒密度,即包括催化剂颗粒中的孔隙容积时,该颗粒的密度,记为,单位为g/cm3。 堆积密度 又称填充密度,是对催化反应床层而言。即当催化剂自由地填入反应器中时,包括床层中的自由空间,每单位体积反应器中催化剂的质量。记为,单位可用g/cm3、g/l或kg/m3表示。,固定床特性 体积相当直径dV:用体积相同的球形颗粒的直径表示非球形颗粒的直径。球粒:非球粒: VP VP =VS,面积当量直径
2、da:用面积相同的球形颗粒的直径表示非球形颗粒的直径。球粒: 非球粒:APAS=AP,比表面相当直径dS:用比面积相同的球形颗粒的直径表示非球形颗粒的直径。 比表面积Sg: m2/m3:单位体积的催化剂所具有的表面积。 m2/g:单位质量 的催化剂所具有的表面积。球粒:非球形颗粒: =,形状系数:用体积相同的球形颗粒的外表面积比上非球形颗粒的外表面积。,三种直径的关系:dS= dV=,平均直径算术平均直径:调和平均直径:几何平均直径:,固定床当量直径de de=4RH=4 式中:dS:比表面当量直径,固定床反应器中流体流动特性 流体在固定床中的流动的复杂性在床层径向,流速分布不均匀,滞流、过渡
3、流、湍流同时存在径向、轴向返混同时存在。 固定床流体流动模型流体流动由两部分合成:一部分为流体以平均流速沿轴向作理想置换式流动;另一部分为流体的径向和轴向的混和扩散。 使气体分布均匀的办法 a.使催化剂各部位阻力相等。b.采用气体分布器。如分布锥、分配头、设栅板等。c.附加导流装置。,流体通过固定床的压力降 压降产生原因: 摩擦阻力P1:由于流体颗粒表面之间的摩擦产生。 局部阻力P2:流体在孔道内的收缩、扩大及再分布所引起的。,压降的计算P=P1+ P2= Pa式中混合物的粘度 kg/m.s,简化式: 当 时:P=P1当ReM103时:P=P2 设计要求:P15% 工业上降低压力降的办法:、L
4、0、uOG、dS等,固定床反应器内的传质与传热,固定床反应器内的传质 传质过程:外扩散、内扩散 催化反应的总速度 考虑内扩散和动力学后的总速度才是实际催化反速度=0.01 1 =1 动力学控制1内扩散控制,催化剂的有效系数,传热过程 传热过程分析:以放热反应为例反应热从催化剂的内表面向外表面传递。反应热从催化剂的外表面向气相主体传递。反应热少部分由反应后的物料沿轴向带走,大部分沿径向通过催化剂和流体构成的床层传到器壁,再由热载体带走,床层对壁总给热系数t的计算:w/m2. dQ= t (Tm-Tw)dA= t dt(Tm-Tw)dl 式中: t :由为利瓦提出,床层被加热时:(吸热反应)床层被冷却时:(放热反应),谢谢!,