小型固定床反应器的优点和缺点是什么

发布时间:

2023-10-07

  小型固定床反应器是指用粒状固体催化剂或固体反应物填充反应器,形成一定高度的叠层床。当气体或液体物料通过颗粒间隙流经静态固定床时,实现了非均相反应过程。这种反应器的特点是设备中填充的固体颗粒是固定的,这不同于移动床和流化床中固体物料在设备中移动,也称为填充床反应器。固定床反应器广泛应用于气固反应和液固反应过程中,如氨工业中的固定半水煤气发生器、水处理中的固定床离子交换柱等。滴流床反应器也可以属于固定床反应器。气相和液相以气-液-固接触的形式向下流经床层。

  小型固定床反应器的优点:

  1.当反应伴随着一系列副反应时,必须获得小的返混、液体和金属催化剂之间的合理接触以及高选择性。

  2.金属催化剂机械设备消耗量小。

  3.结构简单。

  小型固定床反应器的缺陷:

  1.当热传导不良且反应放热很大时,即使管式换热器反应器也有可能出现失控温度(反应温度失去控制,大大超过允许范围)。

  2.在操作过程中,金属催化剂不能拆卸和更换。金属催化剂必须经常循环使用的反应通常不适合应用。它通常被循环流化床反应器或移动床反应器所取代。

  固定床反应器中的金属催化剂不限于颗粒物,具有网络结构的金属催化剂长期以来一直用于工业生产。蜂窝状和纤维状金属催化剂也得到了广泛的应用。

  数学分析模型:

  固定床反应器是一种具有充分科学研究的多组分反应器。描述固定床反应器的数学分析模型多种多样,大致可分为两类:准均质固体模型和多组分固体模型。返混可以考虑在每一类中,分为非返混固体模型和返混固体模型。根据是否考虑反应器轴向浓度梯度和温度场,将其分为一维固体模型和二维固体模型。

  固定床反应器工艺设计原则:

  1.工艺设计不仅是催化剂消耗量的简单计算和优化,还根据工艺特点和项目实际情况,从工程角度确定工艺操作参数。

  2.催化床的类型和结构应根据工艺操作参数、设备准备和维护、催化剂装卸等要求综合选择。

  3.高压反应器的气缸应配备催化床、床外热交换器、冷冲击气管和热电偶管,有时还应配备用于启动预热的电加热器。这些组分在反应器中应合理组合,催化剂的负载系数应高,气流分布应均匀,流经反应器的气流压降应小。

  4.考虑到反应器内某些部件在高温下的机械强度和温差应力,机械结构应可靠。

  5.对于多级催化床,应适当设计级间气体和冷却气体的分布以及均匀混合装置。