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气一液一固反应釜的重要设计参数

来源: 时间:2014-02-08 09:39:37 浏览次数:

要合理地设计气一液一固高温高压反应釜并建立模型,需要估算各种传递参数(动量、质盘和热量),动力学参数,以及棍合参数。特别描要下列一些参数。
要合理地设计气一液一固高温高压反应釜并建立模型,需要估算各种传递参数(动量、质盘和热量),动力学参数,以及棍合参数。特别描要下列一些参数。
1.动状态和流动均匀性的知识
反应釜内的混合特性和传递过程,关键取决子主要的流动状态。流动状态主要取决于气相和液相的流速(三相流化床中还有固相)和它们的相对流向(并流向动,并流向下流动,或逆流),填充物的性质、大小和状态,流体的特性及气体、液体分配器性质。在三相流化床反应釜中,流劝状态还取决于固体浓度,及反应釜长度和直径。
反应釜放大时,流动状态起很重要的作用。如果要使实验室反应釜取得的数据应用到工业反应釜中,则这两种反应釜的流动状态应该相同。第六至第八章,介绍了各种固定床的流动状态。
流动均匀性对于数据的重复性是很重要的.在工业反应釜中,难于获得均匀的气体分布。气体的不均匀分布,能引起沟流或旁路,不利于反应釜的操作。此外,这些不均匀性对传递和棍合过程的影响难以估算,在小型反应釜中,低流速将产生不均匀的流动,但在反应器前面加一只缓冲器,就能得到均匀的流动。
2.压降
为泵输送费用占总操作费用的比重较大,因此,通过反应釜的压降就成为一个重要参数。如第六至第九章所述,利用质量传递和动量传递过程的相似性,各种传递变量,如气- 液和液一固传质系数,可与压降相关连。值得注意的是,压降大会使反应釜中反应气体分压产生不良的变化。
3.各个相的滞留量
在反应釜特性中,滞留量是很重要的一个参数,如在实验室滴流床反应釜中,液体滞留量对表观反应动力学特性起重要的作用,当均相反应和催化反应同时发生时,液体滞留量对浏定均相反应和催化反应的相对速率起很重要的作用,对于三相流化床反应釜,特别是固相为反应物时,固相滞留置对反应速率起很重要的作用,当然,有气态反应物参与反应时,气体滞留量总是对反应釜特性起着重要的作用。
一个相的滞留量,般定义为单位反应釜容积中,该相的容积。但对固定床反应釜来说,气体和掖体的滞留盆,通常根据反应釜的空隙容积来定义。在固定床反应釜中,掖体滞留量,有时气体滞留量,又分成两部分:动态滞留量,这主要取决于气体流速、液体流速、流体性质以及填充物的性质,以及静态滞留量,,这主要取决子填料性质(如填料孔隙度)和流体特性。各个相的滞留量和各种三相反应釜装置变量间的关系,将在第六至第九章中讨论。
4.停留时间分布和轴向混合
在流素通过反应釜时,各流素之间发生微量和常量两种传质。对常量棍合过程,用各个流素的停留时间分布来表示其特性,通常认为只有常量混合对反应釜特性有重要的影响。在三相反应釜中,、要分别侧宾每个流动相的停留时间分布,一般可用示晾技术来初定。反应釜操作必须要注意停留时间分布的作用。第三章讨论了各种宏观棍合模型,通常用它来关联三相反应釜中各个相的停留时间分布。
5.气一液传质和传热
气-液传质对反应釜特性的影响,取决于反应系统的性质和反应釜中的流动条件。气一液传质系数和气一液界面面积,是表征气一液传质的两个重要参数,这两个参数取决于流动条件、固体填料的性质和状杰。
估算气一液传质速率,需要有吸收物的溶解度、.解吸物的溶解度及溶解度随沮度变化的知识(即浓解热的知识)。在有些反应中,如加级裂化,液体大量汽化,因此,为获得加氢裂化装里中的热平衡,就份估算是沮度和压力的函数的油汽化热。对一个给定的反应系统,如果从文献中查不到它的洛解度、洛解热和汽化热教据,则应该用实决方法求得。
6.颗粒内部的传质和传热
Satterf ield提出的方法,考虑了颗粒内部传质阻力和传热阻力对有效反应速率的影响,可适用于三相反应釜,这里不再重复。阻力的影响程度,取决于反应特性和催化剂性· 质。应该注意到,与气一固或液一固反应不同,当催化剂顺粒的微孔同时被气相与掖相充满时,气一液一固反应釜变得很复杂。在这种情况下,根据静态滞留量和催化剂总有效孔容,就能估算催化剂中气相和液相的总传质阻力和传热阻力。
7. 器璧传热
人们对固定床反应釜中气户滚流动时,流体-器壁间传热情况了解甚少。但对反应物并流向下流过固定床反应釜的特殊情况,人们进行了一些研究,这将在第六章中介绍。三相流化床中,淤浆与反应釜壁之间传热速率的研究已有过报道,表示传热速率特性的是淤浆和反应釜壁之间的对流换热系数。在第九章中,将对三相淤浆反应釜传热系数的一些相互关系进行讨论。
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