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YUY-GY308 气固相固定床催化反应实验装置

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YUY-GY308 气固相固定床催化反应实验装置
技术指标 装置功能
说
明
1、用于固定床教学和工艺数据的测定。 2、科学研究催化剂评选及寿命试验。 3、可作加氢、脱氢、氧化、烃化、芳构化、氨化等有机催化反应。
主要配置
固定床反应器、预热器、加热炉、混合器、冷凝器、气液分离器、转子流量计、湿式气体流 量计、计量泵、压力表、温控仪表、不锈钢框架、控制屏。
公用设施
水：装置需冷却水，自带和自来水管相连的接口。 电：电压 AC220V，功率 4.0KW，标准单相三线制。每个实验室需配置 1～2 个接地点（安 全地及信号地）。
技术参数
1、小型管式固定床反应器：φ20×550mm，304 不锈钢材质；热电偶套管，φ3mm，内 插 Φ1mm 热电偶；催化剂装填量：5-30ml；最高使用压力，0.2MPa. 2、反应器加热炉：230×230×500mm，开启式三段加热，总功率：3KW，加热形式： 碳化硅炉管+金属内衬，最高使用温度：600℃。 3、预热器：304 不锈钢，内径 φ10mm，长度 250mm，内有防返混及防沟流装置；使 用温度：室温-400℃，使用压力，常压。 4、流量计：采用 LZB-3（40~400ml/min）型气体流量计两支,流量计自带调节阀。 5、微型隔膜计量泵：最大流量：3L/h，冲程频率 120n/min，吸程 2m，工作功率：30W。 6、压力表：量程:0~0.6MPa，分别对气体的压力和反应器压力进行测定。 7、混合器：304 不锈钢材质，容积约 50ml，在预热器入口前将各原料汇合并一同送入预 热器。 8、冷凝器：ф40×400mm，材质：304 不锈钢。出口气体冷却除去多余的水分。 9、气液分离器：ф50×150mm，材质：304 不锈钢。 10、各项操作及压力、流量的显示、调节、控制全在控制屏面板进行。 11、框架为 304 不锈钢材质，结构紧凑，外形美观，流程简单、操作方便。 12、外形尺寸：1600×550×1900mm（长×宽×高），外形为可移动式设计，带 3 寸双 刹车轮。
反应压力
压力传感器
数字压力仪表，精 度：0.5%FS
无
在线分析系 统 软件组成
用户可选配在线六通阀气体取样系统及气相色谱仪 模拟模块：高达 16 位分辨率，内建 RS485 通讯模式；功能：温度、流量、压力等模拟量 信号采集，配数据采集软件一套，在线工业组态软件一套
测控组成
变量 气体流量 液体加入量 预热温度 加热炉温度 反应温度 反应压力
检测机构 转子流量计 计量泵 K 型热电偶 K 型热电偶 K 型热电偶 指针式压力表
显示机构 转子流量计 数字流量显示仪 数字温度控制仪 数字温度控制仪 数字温度仪表 压力表就地显示
执行机构 手动阀控 冲程频率调节 固态调压模块 固态调压模块 无 无
ห้องสมุดไป่ตู้
YUY-GY308/II 数字型气固相固定床催化反应实验装置 测控组成 变量 气体流量 液体加入量 检测机构 转子流量计 计量泵 K 型热电偶 K 型热电偶 K 型热电偶 显示机构 转子流量计 数字流量显示仪， 精 度：0.5%FS 预热温度 数字温度控制仪， 精 度：0.5%FS 加热炉温度 数字温度控制仪， 精 度：0.5%FS 固定床反应温度 数字温度仪表，精 度：0.5%FS 无 固态调压模块 固态调压模块 执行机构 手动阀控 冲程频率调节

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化学反应工程(第九章 气-液-固三相反应工程)

化学反应工程(第九章 气-液-固三相反应工程)

加了液相，增加了气体反应组分通过液相的扩散阻力。
易于更换、补充失活的催化剂，但又要求催化剂耐磨损。 使用三相流化床或三相携带床时，则存在液-固分离的技术
问题，三相携带床存在淤浆输送的技术问题。
3. 气、液并流向上休系的操作流型 颗粒运动基本操作方式：固定床、膨胀床（悬浮床）、 输送床（携带床）。 液体介质的液固系统中固体颗粒终端速度ut：
采用多孔固体催化剂时，可以定义两 种润湿率： ①内部润湿或空隙充满率。 ②外部有效润湿率。
图9-6 催化剂颗粒间的 液囊和流动膜
4. 床层压力降
单相气体通过固定床的压力降与气体的流速和物性、催
化剂的粒径、形状及催化剂的装填状况等因素有关，可 用Ergun式作为计算固定床压降的基本方程。 并未计入破碎、积炭、物流中的固体杂物沉积和床层下 沉等因素致使随操作后期压力降增加，因此工业反应器 开工初期的压力降可称为床层固有压力降。 气、液并流下向下滴流床反应器的床层固有压力降，还 应考虑液体以液膜的形式在催化剂颗粒表面间流动形成
床层宏观反应动力学91气液固三相反应器的类型及宏观反应动力学92三相滴流床反应器93机械搅拌鼓泡悬浮三相反应器9497压力对三相悬浮床反应器操作性能的影响95气液并流向上三相流化床反应器96三相悬浮床中的相混合98气液固三相悬浮床反应器的数学模型99讨论与分析图95气液井流滴流床流动状态与操作条件气液并流向下固定床内气体和液体的流动状态可以分为稳定流动滴流区脉冲流动区和分散鼓泡区如图95流动状态一气液并流向下通过固定床的流体力学气液稳定流动滴流区当气速较低时液体在颗粒表面形成滞流液膜气相为连续相这时的流动状态称为滴流状
rA, g dNA/dVR k AG a(cAg c Aig ) kALa(cAiL c AL ) kAS Se(c AL c AS ) kwSeρ sw c AS ζ 向气－液界面传质速率 向液相主体传质速率 向催化剂外表面传质速 率 催化剂内的扩散 - 反应速率
固定床和流化床反应器ppt课件

固定床和流化床反应器ppt课件

层，可采用离心流动或向心流动，床层同外界无 热交换。径向反应器与轴向反应器相比，流体流 动的距离较短,流道截面积较大,流体的压力降较小。 但径向反应器的结构较轴向反应器复杂。以上两 种形式都属绝热反应器,适用于反应热效应不大,或 反应系统能承受绝热条件下由反应热效应引起的 温度变化的场合。
• ③列管式固定床反应器。
• 当流体通过床层的速度逐渐提高到某值时，颗粒 出现松动，颗粒间空隙增大，床层体积出现膨胀。 如果再进一步提高流体速度，床层将不能维持固 定状态。此时，颗粒全部悬浮与流体中，显示出 相当不规则的运动。随着流速的提高，颗粒的运 动愈加剧烈，床层的膨胀也随之增大，但是颗粒 仍逗留在床层内而不被流体带出。床层的这种状 态和液体相似称为流化床。其中，流化床的种类 有：最小流化床，鼓泡流化床，腾涌流化床。
固定床反应器的结构
1.绝热式固定床反应器 1.1单段绝热式
1-矿渣棉2-瓷环3-催化剂 1-催化剂 2-冷却器
固定床反应器有三种基本形式
• 固定床反应器有三种基本形式： • ①轴向绝热式固定床反应器。流体沿轴向自上而
下流经床层，床层同外界无热交换。 • ②径向绝热式固定床反应器。流体沿径向流过床
固定床反应器
• 固定床反应器又称填充床反应器，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。
固定床 反应器
分类及其应用
不同 的传 热要 求和 传热 方式
单段绝热式
二段
绝 热 式 多段绝热式
真思考如何为以后的发展开好头。
Thank you
流化床反应器的结构
流化床反应器类型 ➢ 按固体颗粒是否在系统内循环分
第六章_固定床反应器

第六章_固定床反应器


固定床反应器；
流化床反应器；
移动床反应器。
n固体催化剂颗粒堆积起来所形成的固定床层
静止不动，气体反应物自上而下流过床层，
进行反应的装置称作固定床反应器。
主要固定床催化反应过程如下表
基本化学工业 烃类水蒸气转化 一氧化碳变换 石油化学工业 催化重整 二氯化烷 异构化 醋酸乙烯酯
一氧化碳甲烷化
氨合成 二氧化硫氧化 甲醇合成
主要固定床催化反应过程如下表基本化学工业石油化学工业烃类水蒸气转化一氧化碳变换一氧化碳甲烷化氨合成二氧化硫氧化甲醇合成催化重整异构化二氯化烷醋酸乙烯酯丁二烯苯乙烯加氢脱烷基611固定床反应器的优缺点固定床层内的气相流动接近平推流有利于实现较高的转化率与选择性
第六章 固定床反应器
1
6.1 概 述
n
气固相催化反应器可分三大类：
绝热式固定床反应器可分为轴向反应器和
径向反应器。 (1)轴向绝热式固定床反应器

如图(a)所示。这种反应器结构最简单，实 际上是一个容器，催化剂均匀堆置于床内
，预热到一定温度的反应物料自上而下流
过床层进行反应，床层同外界无热交换。
10
(2)径向绝热式固定床反应器

如图 (b) 所示。径向反应器的结构较轴向 反应器复杂，催化剂装载于两个同心圆构 成的环隙中，流体沿径向流过床层，可采 用离心流动或向心流动。

1 b fm a b R m d puo R m
• 反应床层压降
例题
• 乙烯在银催化剂上氧化制环氧乙烷，年 产环氧乙烷1×106 kg,采用二段空气氧化 法。主要反应为：
• C2H4+1/2O2 C2H4O • △H1= -103.4kJ/mol(25℃)
实验三 乙醇脱水

实验三 乙醇脱水

实验三乙醇脱水实验三乙醇气相脱水制乙烯反应动力学（本实验学时：7×1）实验室小型管式炉加热固定床、流化床催化反应装置是有机化工、精细化工、石油化工等部门的主要设备，尤其在反应工程、催化工程及化工工艺专业中使用相当广泛。

本实验是在固定床和流化床反应器中，进行乙醇气相脱水制乙烯，测定反应动力学参数。

固定床反应器内填充有固定不动的固体催化剂，床外面用管式炉加热提供反应所需温度，反应物料以气相形式自上而下通过床层，在催化剂表面进行化学反应。

流化床反应器内装填有可以运动的催化剂层，是一种沸腾床反应器。

反应物料以气相形式自下而上通过催化剂层，当气速达到一定值后进入流化状态。

反应器内设有档板、过滤器、丝网和瓷环（气体分布器）等内部构件，反应器上段有扩大段。

反应器外有管式加热炉，以保证得到良好的流化状态和所需的温度条件。

反应动力学描述了化学反应速度与各种因素如浓度、温度、压力、催化剂等之间的定量关系。

动力学在反应过程开发和反应器设计过程中起着重要的作用。

它也是反应工程学科的重要组成部分。

在实验室中，乙醇脱水是制备纯净乙烯的最简单方法。

常用的催化剂有：浓硫酸液相反应，反应温度约170℃。

三氧化二铝气－固相反应，反应温度约360℃。

分子筛催化剂气－固相反应，反应温度约300℃。

其中，分子筛催化剂的突出优点是乙烯收率高，反应温度较低。

故选用分子筛作为本实验的催化剂。

一、实验目的1、巩固所学有关反应动力学方面的知识。

2、掌握获得反应动力学数据的手段和方法。

3、学会实验数据的处理方法，并能根据动力学方程求出相关的动力学参数值。

4、熟悉固定床和流化床反应器的特点及多功能催化反应装置的结构和使用方法，提高自身实验技能。

二、实验原理乙醇脱水属于平行反应。

既可以进行分子内脱水生成乙烯，又可以进行分子间脱水生成乙醚。

一般而言，较高的温度有利于生成乙烯，而较低的温度有利于生成乙醚。

因此，对于乙醇脱水这样一个复合反应，随着反应条件的变化，脱水过程的机理也会有所不同。