四PFR反应器
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升流式固体厌氧反应器(USR),是一种结构简单、适用于高悬浮固体有机物原料的反应器。
原料从底部进入消化器内,与消化器里的活性污泥接触,使原料得到快速消化。
未消化的有机物固体颗粒和沼气发酵微生物靠自然沉降滞留于消化器内,上清液从消化器上部溢出,这样可以得到比水力滞留期高得多的固体滞留期(SRT)和微生物滞留期(MRT),从而提高了固体有机物的分解率和消化器的效率。
在当前畜禽养殖行业粪污资源化利用方面,有较多的应用。
许多大中型沼气工程,均采用该工艺。
经过USR处理后产生的沼液属于高浓度有机废水。
该废水具有有机物浓度高、可生化性好、易降解的特点,不能达到排放标准,因此除用于花卉蔬菜等的肥料外,剩余沼液须回流至集水池,经过好氧处理后达标回用或排放。
针对该沼液含氨氮较高的特点,通过预处理可将溶于水的挥发性氨氮部分去除。
沼液中的有机物则通过生物法进行处理。
即利用水中微生物的新陈代谢作用,将有机污染物降解,达到净化水质、消除污染的目的前处理7.1前处理工艺类型7.1.1 “能源生态型”沼气工程污水通过管道自流入调节池,在调节池前设有格栅,以清除较大的杂物,人工清出的粪便运至调节池,与污水充分地混合,然后流入到计量池,计量池的容积根据厌氧消化器的要求确定。
当以鸡粪为原料时,应在调节池后设沉砂池。
粪便的加入点与厌氧消化器类型有关,一般在调节池加入,带有搅拌装置的塞流式反应器也可直接加入到厌氧消化器。
7.1.2 “能源环保型”沼气工程污水通过管道自流入调节池,在调节池前设有格栅,以清除较大的杂物,调节池的污水用泵抽入到固液分离机,分离的粪渣用作有机肥原料,分离出的污水流入沉淀池,沉淀的污泥进入污泥处理设施,上清液自流入集水池。
7.2前处理的一般规定7.2.1 “能源生态型”沼气工程前处理的一般规定a、前处理的目的是将粪便污水调质均化,为厌氧产沼气创造条件;b、污水进入固液分离机前应通过格栅清除污水中较大的杂物;c、以鸡粪为原料时宜设沉砂池;d、以牛粪为原料时应有粪草分离装置;e、沟渠坡度应确保污水自流入沉砂池或计量池。
系统观念下理想反应器的理解王绪根;高素芳【摘要】Based on the systematic thinking paradigm,the essential characteristics of the ideal reactor were discussed. The macro and micro characteristics of batch reactor (BR),continuous stirred flow reactor (CSTR) and Plug flow reactor (PFR) were systematically analyzed. The characteristics of three kinds of ideal reactors were compared and summarized. From the point of view of the system,the volume calculation of the ideal reactor was deduced. The calculation model with uniform types and different boundary conditions for all ideal reactors was obtained,which was helpful for students to understand the reaction engineering.%以系统思维范式出发,探讨了理想反应器的本质特性,对于间歇反应器(BR)、连续搅拌全混流反应器(CSTR)和活塞流反应器(PFR)的宏观和微观特性进行了系统分析,对三种理想反应器的特征进行了比较和归纳,并从系统角度进行了理想反应器体积计算的推导和总结,得到了适宜所有理想反应器的计算模型,该计算模型有统一的型式和不同的边界条件,有利于学生理解和应用.【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2017(045)007【总页数】2页(P127-128)【关键词】系统观念;理想反应器;计算模型【作者】王绪根;高素芳【作者单位】石河子大学化学化工学院,新疆石河子 832003;通讯作者石河子大学理学院,新疆石河子 832003【正文语种】中文【中图分类】G642.3《化学反应工程》是化工专业的核心专业课程,该课程主要解决反应动力学和反应器的设计问题,其基本任务是根据过程需要设计合理的反应器,其设计结果需要综合考虑过程的安全性、可操作性、经济性、和环境友性[1-2]。
乙二醇生产装置的工艺设计乙二醇是一种重要的有机化学品,广泛应用于化工、医药、塑料、涂料等行业。
乙二醇的生产装置的工艺设计对于生产质量、能耗和安全性都有重要影响。
下面将从原料选择、催化剂选择、反应器设计、分离工艺等方面进行乙二醇生产装置的工艺设计介绍。
1.原料选择:乙二醇的主要原料是乙烯和水。
乙烯是通过石油催化裂化或乙烷氧化获得的;水可以选择城市自来水或消防水等。
合理选择原料质量和纯度,对乙二醇的质量有直接影响。
2.催化剂选择:乙二醇的生产主要采用酸催化剂,常用的有硫酸、磷酸、砷酸等。
催化剂的选择要考虑活性、稳定性和成本等因素。
硫酸催化剂具有活性高、稳定性好的特点,但对设备腐蚀性大,操作要求较高。
3. 反应器设计:乙二醇的生产反应器主要选择PFR(Pipe Flow Reactor)或CSTR(Continuous Stirred Tank Reactor)反应器。
PFR反应器具有良好的传质性能和高的反应转化率,但对反应器的设计和控制要求较高。
CSTR反应器操作简单稳定,但对反应转化率较低。
根据生产规模和技术要求选择合适的反应器设计方案。
4.分离工艺:乙二醇的生产过程中,需要进行分离纯化工艺,去除原料中杂质和副产物。
常用的分离工艺包括蒸馏、萃取和结晶等。
蒸馏是主要的分离工艺,可以分离乙二醇和水。
萃取工艺可以去除硫酸等酸性催化剂及其他有机物杂质。
结晶工艺可以提高乙二醇的纯度和溶液的浓度。
5.能耗和安全性考虑:乙二醇生产过程中需要考虑能耗和安全性。
优化生产工艺流程,减少能耗和资源消耗是一项重要的工作。
同时,对储存和处理涉及的危险材料,应严格按照相关法规和安全规程进行。
总结起来,乙二醇生产装置的工艺设计需要综合考虑原料选择、催化剂选择、反应器设计、分离工艺等因素,以达到优化生产质量、降低能耗和提高安全性的目标。
在设计过程中,还需根据具体情况进行经济性评估,保证生产过程的可持续性。
塞流式反应器塞流式反应器(Plug Flow Reactor,简称PFR)塞流式反应器也称推流式反应器,是一种长方形的非完全混合式反应器。
高浓度悬浮固体发酵原料从一端进入,从另一端排出。
优点:1不需要搅拌,池形结构简单,能耗低;2适用于高SS废水的处理,尤其适用于牛粪的厌氧消化,用于农场有较好的经济效益;3运行方便,故障少,稳定性高。
缺点:1固体物容易沉淀于池底,影响反应器的有效体积,使HRT 和SRT降低,效率较低;2需要固体和微生物的回流作为接种物;3因该反应器面积/体积比较大,反应器内难以保持一致的温度;4易产生厚的结壳。
UBF反应器UBF反应器具有以下优点:(1)上部的填料层可以有效的阻止污泥的流失,还能够起到三相分离的作用,因此结构上较UASB要更简单;(2)与AF相比,UBF反应器只用部分填料,既减轻了滤器底部易出现的短流和堵塞,也少用了填料升流式固体反应器升流式固体反应器是一种结构简单、适用于高悬浮固体原料的反应器。
原料从底部进入消化器内,与消化器里的活性污泥接触,使原料得到快速消化。
未消化的生物质固体颗粒和沼气发酵微生物靠自然沉降滞留于消化器内,上清液从消化器上部溢出,这样可以得到比水力滞留期高得多的固体滞留期(SRT)和微生物滞留期(MRT),从而提高了固体有机物的分解率和消化器的效率。
升流式厌氧污泥床(简称UASB)UASB是由Lettinga等于1974~1978年研究成功的一项新工艺,是世界上发展最快的消化器。
由于该消化器结构简单,运行费用低,处理效率高而引起人们的普遍兴趣。
该消化器适用于处理可溶性废水,要求较低的悬浮固体含量。
北京环境科学院于1983年首先开展了利用UASB处理丙酮丁醇生产废水的工艺研究,至今我国已对COD为300~500mg/l的生活污水,1000~2000mg/l啤酒废水,3000~5000mg/l的屠宰废水,8000~10000mg/l 的豆制品废水及30000~40000mg/l的酒醪滤液等进行了研究工作,并且多数已投产应用。
1.在银催化剂上进行乙烯氧化反应生产环氧己烷。
进入反应器的气体组成:C2H4(15%), O2(7%),CO2(10%),Ar (12%) ,其余为N2。
反应器出口气体含:C2H4(13.1%), O2(4.8%)。
以上均为摩尔组成。
试计算乙烯的转化率,环氧己烷收率和反应选择性。
该系统存在如下两个反应:环氧乙烷的收率为:1.504/15=0.1003 收率=选择性*转换率 选择性=0.1003/0.1333=0.75242.每100kg 乙烷(纯度100%)在裂解器中裂解,产生46.4kg 乙烯,乙烷的单程转化率为60%,裂解气经分离后,所得到的产物气体中含有4kg 乙烷,其余未反应的乙烷返回裂解器,求乙烯的选择性收率、总收率和乙烷的总转化率。
解:以M 点的混合气体为计算基准进行计算即得单程转化率和单程收率,而以A 点的新鲜气体为计算基准进行计算则得到全程转化率和全程收率。
现对M 点进行计算,设M 点进入裂解器的乙烷为100kg ,由单程转化率为60%,则反应掉的原料乙烷量:H=100*0.6=60kg 乙烷的循环量:Q=100-H -4=100-60-4=36kg 补充的新鲜乙烷量:F=100-Q=100-36=64kg乙烯的选择性:乙烯的单程收率:乙烯的总收率:乙烷的总转化率:产物分离器裂解器新鲜乙烷→−→−−→−NM A%86.82%10030/6028/4.46%10030/28/4.46=⨯=⨯=H S %71.49%10030/10028/4.46=⨯=y %68.77%10030/6428/4.46%10030/28/4.46=⨯=⨯=F Y %75.93%1006460%100=⨯=⨯=F H X O H CO O H C O H C O H C 222242242223214+→+→+、3.丁二烯是制造合成橡胶的重要原料,制取丁二烯的生产方法之一是将正丁烯和空气及水蒸气的混合气体在磷钼铋催化剂上进行氧化脱氢,其主反应为:此外还有许多副反应,如生成酮、醛及有机酸的反应。
pfr反应器课程设计一、课程目标知识目标:1. 理解PFR反应器的基本原理和结构特点;2. 掌握PFR反应器在化工生产中的应用及其优势;3. 学会运用质量守恒、能量守恒和动量守恒原理分析PFR反应器内反应过程;4. 掌握PFR反应器的设计计算方法。
技能目标:1. 能够运用所学知识分析和解决实际生产中PFR反应器相关问题;2. 能够熟练使用相关软件或工具进行PFR反应器的设计和模拟;3. 能够通过团队合作,完成PFR反应器的设计项目。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对化工学科的兴趣,激发学习热情;2. 培养学生的创新意识和实践能力,使其具备解决实际问题的信心;3. 培养学生严谨的科学态度,注重实验数据和实验结果的准确性;4. 培养学生团队协作精神,提高沟通与交流能力。
课程性质:本课程为高中化学选修课程,侧重于化工原理与实践。
学生特点:学生具备一定的化学基础知识,具有较强的逻辑思维能力和动手能力。
教学要求:结合课程性质、学生特点,注重理论与实践相结合,培养学生的实际操作能力和创新思维。
通过本课程的学习,使学生能够掌握PFR反应器相关知识,为后续学习打下坚实基础。
同时,将课程目标分解为具体的学习成果,便于教学设计和评估。
二、教学内容1. PFR反应器基本原理:流体流动与反应动力学的关联,反应器内浓度、温度和压力分布特点;2. PFR反应器结构与类型:轴对称PFR、非轴对称PFR、多级PFR等结构特点及适用场合;3. PFR反应器设计计算:质量守恒、能量守恒和动量守恒在PFR设计中的应用,反应器尺寸、流速、温度等参数的计算;4. PFR反应器应用案例:分析实际生产中PFR反应器的应用,如化工、医药、环保等领域;5. 相关软件及工具的使用:介绍常用化工设计软件及工具,如Aspen Plus、HYSYS等在PFR反应器设计和模拟中的应用;6. 实践项目:分组进行PFR反应器设计,从理论计算、模拟到实际操作,培养学生的实践能力和团队协作精神。
专利名称:一种四氟化碳反应器
专利类型:实用新型专利
发明人:张金彪,黄晓磊,李贤武,赵国辉,张景利,张鑫,汤月贞,梁芙蓉
申请号:CN201220479518.4
申请日:20120907
公开号:CN202864909U
公开日:
20130410
专利内容由知识产权出版社提供
摘要:本实用新型公开了一种四氟化碳反应器,由两级立式反应器组成。
第一级反应器上部有氟气入口和固体含碳原料加料口,反应器内部下端设置有筛板,反应器下部气体出口直接与第二级反应器相连,反应器外设降温夹套;第二级反应器顶部与第一级反应器的底部相通,上部有固体含碳原料加料口,下部有产品气体出口,反应器内部下端设置有筛板,外部有加热系统,内部有测温装置。
经两级反应器反应后氟气反应效率达到100%。
该反应器氟气利用率高,该装置内部不设测温装置,通过调节氟气流速及停留时间,控制反应过程,避免了测温装置腐蚀问题,反应过程更加平稳、可控。
一、二级反应器结合为一体,结构更加紧凑,适于工业化应用。
申请人:黎明化工研究设计院有限责任公司
地址:471000 河南省洛阳市王城大道69号
国籍:CN
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