固定床反映器 来文来自博研论坛 定义:气体流经固定不动的催化剂床层进行催化反映的装置 来文来自博研论坛 特点:构造简朴、操作稳定、便于控制、易实现大型化和持续化生产等长处,是现代化工和反映中应用很广泛的反映器 来文来自博研论坛 应用:重要用于气固相催化反映 来文来自博研论坛 基本形式:轴向绝热式、径向绝热式、列管式 来文来自博研论坛 固定床反映器缺陷: 来文来自博研论坛 床层温度分布不均匀; 来文来自博研论坛 床层导热性较差; 来文来自博研论坛 对放热量大的反映,应增大换热面积,及时移走反映热,但这会减少有效空间 来文来自博研论坛 来文来自博研论坛 流化床反映器(沸腾床反映器) 来文来自博研论坛 定义:流体(气体或液体)以较高流速通过床层,带动床内固体颗粒运动,使之悬浮在流动的主体流中进行反映,具有类似流体流动的某些特性的装置 来文来自博研论坛 应用:应用广泛,催化或非催化的气—固、液—固和气—液—固反映 来文来自博研论坛 原理:固体颗粒被流体吹起呈悬浮状态,可作上下左右剧烈运动和翻动,好象是液体沸腾同样,故流化床反映器又称沸腾床反映器 来文来自博研论坛 构造:壳体、气体分布装置、换热装置、气—固分离装置、内构件以及催化剂加入和卸出装置等构成。
来文来自博研论坛 长处:传热面积大、传热系数高、传热效果好进料、出料、废渣排放用气流输送,易于实现自动化生产 来文来自博研论坛 缺陷:物料返混大,粒子磨损严重;要有回收和集尘装置;内构件复杂;操作规定高等 来文来自博研论坛 来文来自博研论坛 来文来自博研论坛 固定床: 来文来自博研论坛 来文来自博研论坛 一、固定床反映器的优缺陷 来文来自博研论坛 来文来自博研论坛 但凡流体通过不动的固体物料形成的床层面进行反映的设备都称为固定床反映器,而其中尤以运用气态的反映物料,通过由固体催化剂所构成的床层进行反映的气固相催化反映器在化工生产中应用最为广泛气固相固定床反映器的长处较多,重要表目前如下几种方面: 来文来自博研论坛 1、在生产操作中,除床层极薄和气体流速很低的特殊状况外,床层内气体的流动皆可当作是抱负置换流动,因此在化学反映速度较快,在完毕同样生产能力时,所需要的催化剂用量和反映器体积较小 来文来自博研论坛 2、气体停留时间可以严格控制,温度分布可以调节,因而有助于提高化学反映的转化率和选择性 来文来自博研论坛 3、催化剂不易磨损,可以较长时间持续使用 来文来自博研论坛 4、合适于高温高压条件下操作。
来文来自博研论坛 由于固体催化剂在床层中静止不动,相应地产生某些缺陷: 来文来自博研论坛 1、催化剂载体往往导热性不良,气体流速受压降限制又不能太大,则导致床层中传热性能较差,也给温度控制带来困难对于放热反映,在换热式反映器的入口处,由于反映物浓度较高,反映速度较快,放出的热量往往来不及移走,而使物料温度升高,这又促使反映以更快的速度进行,放出更多的热量,物料温度继续升高,直到反映物浓度减少,反映速度减慢,传热速度超过了反映速度时,温度才逐渐下降因此在放热反映时,一般在换热式反映器的轴向存在一种最高的温度点,称为“热点”如设计或操作不当,则在强放热反映时,床内热点温度会超过工艺容许的最高温度,甚至失去控制而浮现“飞温”此时,对反映的选择性、催化剂的活性和寿命、设备的强度等均极不利 来文来自博研论坛 2、不能使用细粒催化剂,否则流体阻力增大,破坏了正常操作,因此催化剂的活性内表面得不到充足运用 来文来自博研论坛 3、催化剂的再生、更换均不以便 来文来自博研论坛 固定床反映器虽有缺陷,但可在构造和操作方面做出改善,且其长处是重要的因此,仍不失为气固相催化反映器中的重要形式,在化学工业中得到了广泛的应用。
例如石油炼制工业中的裂化、重整、异构化、加氢精制等;无机化学工业中的合成氨、硫酸、天然气转化等;有机化学工业中的乙烯氧化制环氧乙烷、乙烯水合制乙醇、乙苯脱氧制苯乙烯、苯加氢制环己烷等 来文来自博研论坛 来文来自博研论坛 二、固定床反映器的分类 来文来自博研论坛 来文来自博研论坛 随着化工生产的发展,已浮现多种固定床反映器的构造形式,以适应不同的传热规定和传热方式,重要分为绝热式和换热式两大类 来文来自博研论坛 绝热式固定床反映器构造简朴,催化剂均匀堆置于床内,一般有下列特点:床层直径远不小于催化剂颗粒直径;床层高度与催化剂颗粒直径之比一般超过100;与外界没有热量互换,床层温度沿物料的流向而变化 来文来自博研论坛 换热式固定床反映器以列管式为多,一般管内装催化剂,管间走载热体,一般有下列特点:催化剂的粒径不不小于管径的8倍;运用载热体来移走或供应热量,床层温度维持稳定 来文来自博研论坛 来文来自博研论坛 来文来自博研论坛 流化床: 来文来自博研论坛 来文来自博研论坛 流化床反映器是工业上应用较广泛的一类反映器,合用于催化或非催化的气—固、液—固和气—液—固反映系统。
来文来自博研论坛 流化床反映器的构造型式诸多,老式流化床反映器一般都由壳体、气体分布装置、内部构件、换热装置、气因分离装置、催化剂的加入和卸出装置等构成 来文来自博研论坛 来文来自博研论坛 流化床反映器是运用固体流态化技术进行气固相反映的装置将大量固体颗粒悬浮于运动的流体从而使颗粒具有类似于流体的某些宏观体现特性,这种流固接触状态称为固体流态化化学工业广泛使用固体流态化技术进行固体的物理加工、颗粒输送、催化和非催化化学加工目前流态化技术作为一门基本技术已经渗入到国民经济的许多部门,在化工、炼油、冶金、能源、原子能、材料、轻工、生化、机械、环保等各项领域中都可以见到 来文来自博研论坛 来文来自博研论坛 流化床反映器的长处 来文来自博研论坛 来文来自博研论坛 流化床内的固体粒子像流体同样运动,由于流态化的特殊运动形式,使这种反映器具有如下长处: 来文来自博研论坛 1、由于可采用细粉颗粒,并在悬浮状态下与流体接触,流固相界面积大(可高达3280~16400m2/m3),有助于非均相反映的进行,提高了催化剂的运用率 来文来自博研论坛 2、由于颗粒在床内混合剧烈,使颗粒在全床内的温度和浓度均匀一致,床层与内浸换热表面间的传热系数很高[200~400W/(m2?K)],全床热容量大,热稳定性高,这些均有助于强放热反映的等温操作。
这是许多工艺过程的反映装置选择流化床的重要因素之一 来文来自博研论坛 3、流化床内的颗粒群有类似流体的性质,可以大量地从装置中移出、引入,并可以在两个流化床之间大量循环这使得某些反映—再生、吸热—放热、正反映—逆反映等反映耦合过程和反映—分离耦合过程得以实现使得易失活催化剂能在工程中使用 来文来自博研论坛 4、流体与颗粒之间传热、传质速率也较其他接触方式为高 来文来自博研论坛 5、由于流—固体系中孔隙率的变化可以引起颗粒曳力系数的大幅度变化,以致在很宽的范畴内均能形成较浓密的床层因此流态化技术的操作弹性范畴宽,单位设备生产能力大,设备构造简朴、造价低,符合现代化大生产的需要 来文来自博研论坛 来文来自博研论坛 流化床反映器的缺陷 来文来自博研论坛 来文来自博研论坛 1、气体流动状态与活塞流偏离较大,气流与床层颗粒发生返混,以致在床层轴向没有温度差及浓度差加之气体也许成大气泡状态通过床层,使气固接触不良,使反映的转化率减少因此流化床一般达不到固定床的转化率 来文来自博研论坛 2、催化剂颗粒间互相剧烈碰撞,导致催化剂的损失和除尘的困难 来文来自博研论坛 3、由于固体颗粒的磨蚀作用,管子和容器的磨损严重。
来文来自博研论坛 虽然流化床反映器存在着上述缺陷,但长处是重要的流态化操作总的经济效果是有利的,特别是传热和传质速率快、床层温度均匀、操作稳定的突出长处,对于热效应很大的大规模生产过程特别有利 来文来自博研论坛 综上所述,流化床反映器比较合用于下述过程:热效应很大的放热或吸热过程;规定有均一的催化剂温度和需要精确控制温度的反映;催化剂寿命比较短,操作较短时间就需更换(或活化)的反映;有爆炸危险的反映,某些可以比较安全地在高浓度下操作的氧化反映,可以提高生产能力,减少分离和精制的承当 来文来自博研论坛 流化床反映器一般不合用如下状况:规定高转化率的反映;规定催化剂层有温度分布的反映 来文来自博研论坛 来文来自博研论坛 来文来自博研论坛 桨态床: 来文来自博研论坛 来文来自博研论坛 气体以鼓泡形式通过悬浮有固体细粒的液体(浆液)层,以实现气液固相反映过程的反映器浆态反映器中液相可以是反映物,也可以是悬浮固体催化剂的载液 来文来自博研论坛 来文来自博研论坛 浆态反映器有两种基本形式:其一是搅拌釜式,运用机械搅拌使浆液混合,合用于固体含量高、气体流量小或气液两相均为间歇进料的场合;其二是三相流化床式,借助气体上升时的作用使固体悬浮,并使浆液混合,避免了机械搅拌的轴封问题,尤适于高压反映。
来文来自博研论坛 浆态反映器中有两个流体相,因此操作方式比较多样,例如气液两相均为持续进出料,气液两相均为间歇进出料,以及液相为间歇进出料而气相为持续进出料等,可以适应反映系统的不同规定 来文来自博研论坛 与气液固相反映过程常用的另一种反映器涓流床反映器相比,浆态反映器的长处是:①在强放热条件下,易保持温度均匀;②采用细颗粒,使催化剂颗粒内表面运用较充足;③当液相持续进出料时,催化剂排出再生比较以便其缺陷是:①持续操作时返混严重,当有串联副反映存在时会使选择性减少;②液固比一般较高,在有液相副反映时可使选择性减少;③存在催化剂细粉的分离问题 来文来自博研论坛 来文来自博研论坛 移动床: 来文来自博研论坛 来文来自博研论坛 一、移动床反映器的概念 来文来自博研论坛 来文来自博研论坛 固定床催化剂一般无法进行持续再生,而流化床催化剂可以较好地进行持续再生,但只合用于催化剂颗粒较小的工艺催化剂颗粒大,难以形成流态化,为了使再生持续进行,可以使用移动床在移动床中,当催化剂由于积炭而迅速失活时,可通过特制的闭锁装置,运用催化剂自身的重力,缓缓地将催化剂移出反映器这些待再生的催化剂,通过机械传送或气体输送,进入再生器自上而下地再生,再生过的催化剂则用同样的措施,输送回反映器,这样实现了反映与再生的持续操作。
这种系统,催化剂床层相称于在系统移动,称为移动床此类反映器最先应用于石油炼制的催化裂化工艺,后来又推广到持续催化重整工艺 来文来自博研论坛 来文来自博研论坛 二、移动床反映器的特点 来文来自博研论坛 来文来自博研论坛 移动床反映器具有如下特点: 来文来自博研论坛 1、持续运转 来文来自博研论坛 催化剂随着反映时间的增长,表面积炭相应增长,活性下降为了保证一定的反映速率,必须将积炭的催化剂移出反映器,不断地补充新鲜的或再生过的催化剂,以保持催化剂的平均活性,这种不间断的过程,保证了反映系统操作的持续性 来文来自博研论坛 2、可以在较苛刻的反映条件下稳定运转 来文来自博研论坛 固定床的缺陷之一是反映初期与末期的催化剂活性变化大,因而反映深度不同,导致产品的分布及产品的质量均有差别,甚至影响到解决量的变化移动床反映器,由于催化剂活性可以调节,在一定范畴内保持恒定,整个反映器也可以在较苛刻的条件下进行,有助于充足运用催化剂的潜力,提高重整油的品质 来文来自博研论坛 3、较低的反映压力 来文来自博研。