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这是进行气-固相反应的一种反应器。气体通过静止的催化剂固体颗粒进行反应。
固定床反应器的经典结构有容器式、列管式、径向流动式等。
1、床层极薄,流体流速很低;
2、床层内的流体轴向流动可看成是理想置换流动,因而化学反应速度较快;
3、流体停留时间可严格控制,温度分布可以适当调节,因而有利于提高化学反应的转化率和选择性;
4、催化剂不易磨损;
5、可在高温下操作
催化剂颗粒不能太大,不能使用细粒催化剂;催化剂导热性较差,催化剂的再生、更换不方便。
釜式反应器的高径比为1-2,在石化行业中,除用于液相均相、液相非均相或气相反应外,主要用于聚合反应,即将小分子变为大分子,使反应物具有可塑、成纤、成膜、高弹等特性。很多釜内含有搅拌器和换热装置。大部分反应釜由釜体、搅拌器、减速器、密封装置、换热装置和挡板组成。
釜体是一个压力容器,其内壁有的要求镜面,有的无此要求。
除聚合过程外,还有许多其他化工过程需要搅拌器。
按工艺过程搅拌器可分为混合、搅动、悬浮和分散四种。
按型式,搅拌器有推进器式、透平式、浆式、锚式、螺轴式、螺带式以及有刮壁作用的搅拌器。前三种适用于高速搅拌低粘稠流体,后几种适用于低速搅拌高粘稠流体。
聚合反应往往严格控制聚合温度,要求反应物料纯净不被污染,加之粘度高易结垢,要求传热装置传热效率要高,结构要简单,避免有容易挂胶的粗糙表面和导致结垢的死角,并便于清洗。
在流体粘度较低,搅拌器转数较高时,容易产生漩涡流况,漩涡是离心力作用于旋转的液体而产生的。可以在釜内安装挡板来消除涡流。通常安装四块挡板,挡板宽度可以为釜直径的1/10至1/12。挡板亦可兼做传热装置。
塔式反应器高径比很大,常用于气-液反应和液-液反应。常用的有鼓泡式反应器(鼓泡塔),其中又可分为简单鼓泡塔和气升式鼓泡塔。
鼓泡塔为盛液体的空心圆筒,底部装有气体分布器。气体通过分布器上小孔均匀以鼓泡形式进入液相,液相间歇或连续加入反应器,液体和气体可以并流或逆流(并流常见)。为了提高气体的分散程度,减少液位纵向循环,在反应器中安置水平多孔隔板进行时,往往有热效应,常采用夹套或其他外部散热方式。
气升式鼓泡塔塔内装有一根或几根气升管,气体从下部的气体分布器进入气升管。在气升管中,气液混合物密度比环形空间中的液体密度小得多,引起液体在环形空间和气升管内做循环流的,故称为气升式鼓泡反应器。苯乙烯装置中的烃化/烃化转移反应器就是这种结构。
固定床是床料相对固定,也叫移动床(很扯),结构简单,控制简单。流化床是床料剧烈翻腾以便和燃料充分混合反应,可以适应不同粒径的燃料,且热容较大,燃烧较充分。缺点是反应器相对复杂,床料对反应器磨损较大,后...
固定床是床料相对固定,也叫移动床(很扯),结构简单,控制简单。流化床是床料剧烈翻腾以便和燃料充分混合反应,可以适应不同粒径的燃料,且热容较大,燃烧较充分。缺点是反应器相对复杂,床料对反应器磨损较大,后...
又称填充床反应器,装填有固体催化剂或固体反应物用以实现多相反应过程的一种反应器。固体物通常呈颗粒状,粒径2~15mm左右,堆积成一定高度(或厚度)的床层。床层静止不动,流体通过床层进行反应。它与流化床...
管式反应器长径比极大,内部结构简单,能承受较高的压力。
管式反应器可以是单管,也可以是环管,一般没有内件。适用于单一气相或液相(即单相)的连续反应。比如液相本体法聚丙烯装置采用的就是环管式反应器,而热裂解炉管采用的是单管式反应器。
石化反应器是进行化学反应的关键设备,而化学反应过程又是原料转化为目的产品的主要过程。因为反应过程是一个极其复杂的过程,不仅要遵守化学热力学和化学反应动力学的规律,还要受到能量传递和热量传递过程的制约,特别指出的是各个过程之间相互影响,使得反应过程极其复杂,所以反应器与其他石化单元设备(如塔、冷换设备、泵、压缩机等)不同。反应器的设计都要单独进行,没有系列可言,设备制造一定要完全满足设计要求,才能保证生产的顺利进行。
这也是一种气-固相反应的一种反应器。气体从反应器底部的气体分布板、分布管进入,将反应器床层上固体催化剂颗粒流化如液体沸腾状,在流化状态中进行反应。
流化床反应器经典结构
流化床的下部称为浓相段,或称密相段,化学反应主要在此完成。在浓相段中装有冷却水管和导向挡板。浓相段之上为稀相段,稀相段也装有冷却水管,稀相段之上为扩大段。扩大段之内装有旋风分离器,以分离并回收被反应气体夹带走的催化剂细粒。
1、床层温度分布均匀,可避免局部过热或局部反应不完全现象。
2、可利用循环颗粒作为传热介质,大大简化了反应器结构。
3、流化床单位体积内气固相之间接触面积很大,提高了界面的传热、传质速率。
4、催化剂内孔表面利用率高,加速气固相间的反应。
5、反应过程及再生过程连续化。
6、流化床中换热器所需面积较小。
7、设备生产强度大,适于大规模生产。
1、反应的转化率低,流化床一般达不到固化床的转化率。
2、催化剂损失率高,防尘比较困难。
3、流化床的管子和容器磨损非常严重。
环流反应器借助于搅拌推进器或喷射器的推动,使反应物沿着规定的路线循环流动,在流动中边混合边发生化学反应。这种反应器适用于处理高粘物料,其优点是:
1、流向确定,流动损失少,混合均匀;
2、结构简单,无运动密封件;
3、气液接触良好,能耗低;
4、便于改善工艺条件。
管反应器是用热管作传热装置的总称。热管具有高效能和低能耗的优点。
第七章固定床反应器讲解
第七章固定床反应器讲解