第十章多相反應過程

1、第十章第十章 多相反應過程多相反應過程非均相反應非均相反應多相反應多相反應多相反應多相反應（乙烯和苯反應生成乙苯）（乙烯和苯反應生成乙苯）氣相（石油氣裂解）氣相（石油氣裂解）互溶液相（醋酸和乙醇的酯化反應）互溶液相（醋酸和乙醇的酯化反應）均相反應均相反應10-1 10-1 工業(yè)催化簡介工業(yè)催化簡介v工業(yè)催化主要研究方向工業(yè)催化主要研究方向v固體催化劑及其構(gòu)成固體催化劑及其構(gòu)成v工業(yè)生產(chǎn)對催化劑的要求工業(yè)生產(chǎn)對催化劑的要求一、主要研究方向一、主要研究方向 v1.環(huán)境催化環(huán)境催化 v本方向用催化化學的方法研究本方向用催化化學的方法研究氣體污染的治理技術(shù)氣體污染的治理技術(shù)。以化。以化學熱力學為基礎(chǔ)，

2、應用催化原理，以全新的思維模式和現(xiàn)學熱力學為基礎(chǔ)，應用催化原理，以全新的思維模式和現(xiàn)代的化學反應理念，進行高效的催化轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的研究。實代的化學反應理念，進行高效的催化轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的研究。實行實驗室模擬研究與實際氣體中污染源研究相結(jié)合，基礎(chǔ)行實驗室模擬研究與實際氣體中污染源研究相結(jié)合，基礎(chǔ)研究與環(huán)境治理工程研究相結(jié)合，開發(fā)先進的治理氣體污研究與環(huán)境治理工程研究相結(jié)合，開發(fā)先進的治理氣體污染的高科技催化技術(shù)。染的高科技催化技術(shù)。v環(huán)境催化是環(huán)境保護和綠色化學重要的科學與技術(shù)基礎(chǔ)。環(huán)境催化是環(huán)境保護和綠色化學重要的科學與技術(shù)基礎(chǔ)。近年來，環(huán)境催化研究已引起越來越多國家的重視，科學近年來，環(huán)境催化研究已引

3、起越來越多國家的重視，科學界著重研究的方向和課題包括氣態(tài)污染物的催化消除、廢界著重研究的方向和課題包括氣態(tài)污染物的催化消除、廢水中有機污染物的催化降解與催化轉(zhuǎn)化、生物催化在節(jié)約水中有機污染物的催化降解與催化轉(zhuǎn)化、生物催化在節(jié)約能源中的作用等。能源中的作用等。 v法國國家科學研究中心近日發(fā)布的材料介紹說，根據(jù)雙法國國家科學研究中心近日發(fā)布的材料介紹說，根據(jù)雙方剛剛簽署的協(xié)議，法日兩國的多所研究機構(gòu)和大學將方剛剛簽署的協(xié)議，法日兩國的多所研究機構(gòu)和大學將共同參加共同參加“催化與環(huán)境催化與環(huán)境”國際研究小組。在未來國際研究小組。在未來4 4年里，年里，研究小組的主攻課題是減少氮氧化物、開發(fā)燃料電池以

4、研究小組的主攻課題是減少氮氧化物、開發(fā)燃料電池以及發(fā)展綠色化工等。及發(fā)展綠色化工等。 v法日兩國科學家在環(huán)境催化領(lǐng)域的合作已有法日兩國科學家在環(huán)境催化領(lǐng)域的合作已有1010多年歷史，多年歷史，并取得了可喜成果。法國國家科學研究中心稱，國際社并取得了可喜成果。法國國家科學研究中心稱，國際社會目前面臨著保護環(huán)境和節(jié)約能源的嚴峻挑戰(zhàn)，雙方組會目前面臨著保護環(huán)境和節(jié)約能源的嚴峻挑戰(zhàn)，雙方組建新的聯(lián)合研究小組，目的以加強雙方在環(huán)境催化領(lǐng)域建新的聯(lián)合研究小組，目的以加強雙方在環(huán)境催化領(lǐng)域的研究與合作，促進綠色化工的進步。的研究與合作，促進綠色化工的進步。 大大提高環(huán)境催大大提高環(huán)境催化技術(shù)的水平，進一步推

5、動新型化工的可持續(xù)發(fā)展。化技術(shù)的水平，進一步推動新型化工的可持續(xù)發(fā)展。 v美國知名市調(diào)公司美國知名市調(diào)公司BCC Research研究報告顯示，研究報告顯示，2006年全球年全球能源和環(huán)境催化劑市場份額達到能源和環(huán)境催化劑市場份額達到122億美元，這個數(shù)值在億美元，這個數(shù)值在2012年達到年達到185億美元，年均增速為億美元，年均增速為7.4%。據(jù)悉煉油催化劑占據(jù)能。據(jù)悉煉油催化劑占據(jù)能源催化劑市場份額的近源催化劑市場份額的近90%，但從，但從2006-2012年間煉油催化劑年間煉油催化劑占據(jù)市場份額的比例出現(xiàn)下降，主要原因是合成燃料和生物占據(jù)市場份額的比例出現(xiàn)下降，主要原因是合成燃料和生物燃

6、料的推廣使用，盡管如此，到燃料的推廣使用，盡管如此，到2012年煉油催化劑仍將占據(jù)年煉油催化劑仍將占據(jù)能源催化劑市場份額的四分之三。能源催化劑市場份額的四分之三。vBCC指出，用于減少移動源空氣污染排放的催化劑，特別是指出，用于減少移動源空氣污染排放的催化劑，特別是用于汽車尾氣催化轉(zhuǎn)換器方面的催化劑，占據(jù)用于汽車尾氣催化轉(zhuǎn)換器方面的催化劑，占據(jù)2006年全球環(huán)年全球環(huán)境催化劑市場份額的近境催化劑市場份額的近50%，而用于靜止源，而用于靜止源(如發(fā)電廠排放控如發(fā)電廠排放控制制)空氣污染減排方面的催化劑約占市場份額的空氣污染減排方面的催化劑約占市場份額的31%。 v2.石油化工與催化石油化工與催化

7、 v研究研究石油化工催化劑的設計與制備、催化反應動石油化工催化劑的設計與制備、催化反應動力學、催化劑失活機理及再生等；力學、催化劑失活機理及再生等；v研究研究新穎催化反應工藝路線，改進產(chǎn)品的制備方新穎催化反應工藝路線，改進產(chǎn)品的制備方法，開發(fā)環(huán)境友好催化反應過程；法，開發(fā)環(huán)境友好催化反應過程；v研究研究用催化技術(shù)進行石油資源的綜合利用與新產(chǎn)用催化技術(shù)進行石油資源的綜合利用與新產(chǎn)品的開發(fā)。品的開發(fā)。 v3.有機與精細化工催化有機與精細化工催化 v有機與精細化工的化學反應與催化技術(shù)密切有機與精細化工的化學反應與催化技術(shù)密切相關(guān)。相關(guān)。v從反應機理、反應途徑出發(fā)，從反應機理、反應途徑出發(fā)，設計設計合

8、成對目合成對目的反應的反應有獨特性能的催化劑和催化過程有獨特性能的催化劑和催化過程，提，提高目的產(chǎn)物得率。用催化技術(shù)對復雜和排污高目的產(chǎn)物得率。用催化技術(shù)對復雜和排污嚴重的過程進行技術(shù)改造。嚴重的過程進行技術(shù)改造。 v4.4.催化新材料與新技術(shù)催化新材料與新技術(shù) v研究研究催化新材料的制備和催化新技術(shù)在化學過程中催化新材料的制備和催化新技術(shù)在化學過程中的應用。的應用。v以催化化學的科學原理為基礎(chǔ)，結(jié)合現(xiàn)代技術(shù)、新以催化化學的科學原理為基礎(chǔ)，結(jié)合現(xiàn)代技術(shù)、新材料的發(fā)展，以納米催化為核心，借助多尺度理論材料的發(fā)展，以納米催化為核心，借助多尺度理論的思想，建立涉及催化過程的物理化學性質(zhì)在不同的思想，

9、建立涉及催化過程的物理化學性質(zhì)在不同尺度之間的內(nèi)在聯(lián)系。探索材料結(jié)構(gòu)與催化性能的尺度之間的內(nèi)在聯(lián)系。探索材料結(jié)構(gòu)與催化性能的關(guān)系，提出催化劑制備的新方法、新路線，開發(fā)新關(guān)系，提出催化劑制備的新方法、新路線，開發(fā)新型催化材料在石油化工、精細化工和有機化工等領(lǐng)型催化材料在石油化工、精細化工和有機化工等領(lǐng)域的應用。域的應用。v研究研究催化反應與分離一體化技術(shù)以及各種場能對催催化反應與分離一體化技術(shù)以及各種場能對催化反應的作用?；磻淖饔?。 Al2O3、K2O二、固體催化劑及其構(gòu)成二、固體催化劑及其構(gòu)成三、工業(yè)生產(chǎn)對催化劑的要求三、工業(yè)生產(chǎn)對催化劑的要求v1. 具有較高的活性和選擇性具有較高的活性和

10、選擇性v2. 不易中毒，使用壽命長不易中毒，使用壽命長v3. 具有較好的物理結(jié)構(gòu)參數(shù)和良好的機具有較好的物理結(jié)構(gòu)參數(shù)和良好的機械強度械強度 1. 具有較高的活性和選擇性具有較高的活性和選擇性v工業(yè)上，工業(yè)上，活性活性要高，但要高，但不是越高越好不是越高越好，活性高，活性高易中毒，對反應條件越易中毒，對反應條件越敏感。敏感。v 選擇性越高越好。選擇性越高越好。2. 不易中毒，使用壽命長不易中毒，使用壽命長v工業(yè)上不以追求高活性為唯一目標，工業(yè)上不以追求高活性為唯一目標，活性高但壽命短沒用?；钚愿叩珘勖虥]用。成熟期成熟期穩(wěn)定期穩(wěn)定期老化期老化期at催化劑壽命曲線催化劑壽命曲線(1)中毒引起的失活

11、中毒引起的失活v毒物在活性中心上吸附或化合時，生成的鍵強度相毒物在活性中心上吸附或化合時，生成的鍵強度相對較弱，可以采取適當?shù)姆椒ǔザ疚铮勾呋瘎^弱，可以采取適當?shù)姆椒ǔザ疚铮勾呋瘎┗钚曰謴投粫绊懘呋瘎┑男再|(zhì)，這種中毒叫做活性恢復而不會影響催化劑的性質(zhì)，這種中毒叫做可逆中毒或暫時中毒。可逆中毒或暫時中毒。 A. 暫時中毒暫時中毒(可逆中毒可逆中毒) B. 永久中毒永久中毒(不可逆中毒不可逆中毒)v毒物與催化劑活性組分相互作用毒物與催化劑活性組分相互作用, ,形成很強的化學形成很強的化學鍵，難以用一般的方法將毒物除去以使催化劑活性鍵，難以用一般的方法將毒物除去以使催化劑活性恢復，這

12、種中毒叫做不可逆中毒或永久中毒?；謴?，這種中毒叫做不可逆中毒或永久中毒。C. 選擇性中毒選擇性中毒v催化劑中毒之后可能失去對某一反應的催化催化劑中毒之后可能失去對某一反應的催化能力，但對別的反應仍有催化活性，這種現(xiàn)能力，但對別的反應仍有催化活性，這種現(xiàn)象稱為選擇性中毒。象稱為選擇性中毒。v在連串反應中，如果毒物僅使導致后繼反應在連串反應中，如果毒物僅使導致后繼反應的活性位中毒，則可使反應停留在中間階段的活性位中毒，則可使反應停留在中間階段,獲得高產(chǎn)率的中間產(chǎn)物。獲得高產(chǎn)率的中間產(chǎn)物。 u催化劑表面上的含碳沉積物稱為結(jié)焦催化劑表面上的含碳沉積物稱為結(jié)焦。以有機物為原料以。以有機物為原料以固體為催

13、化劑的多相催化反應過程幾乎都可能發(fā)生結(jié)焦。固體為催化劑的多相催化反應過程幾乎都可能發(fā)生結(jié)焦。u由于含碳物質(zhì)和由于含碳物質(zhì)和/或其它物質(zhì)在催化劑孔中沉積，造成孔徑或其它物質(zhì)在催化劑孔中沉積，造成孔徑減小減小(或孔口縮小或孔口縮小)，使反應物分子不能擴散進入孔中，這種，使反應物分子不能擴散進入孔中，這種現(xiàn)象稱為現(xiàn)象稱為堵塞堵塞。 u常把堵塞歸并為結(jié)焦中，總的活性衰退稱為常把堵塞歸并為結(jié)焦中，總的活性衰退稱為結(jié)焦失活結(jié)焦失活，它，它是催化劑失活中最普遍和常見的失活形式。是催化劑失活中最普遍和常見的失活形式。u通常含碳沉積物可與水蒸氣或氫氣作用經(jīng)氣化除去，所以通常含碳沉積物可與水蒸氣或氫氣作用經(jīng)氣化除

14、去，所以結(jié)焦失活是個可逆過程結(jié)焦失活是個可逆過程。u與催化劑中毒相比，引起催化劑結(jié)焦和堵塞的物質(zhì)要比催與催化劑中毒相比，引起催化劑結(jié)焦和堵塞的物質(zhì)要比催化劑毒物多得多。化劑毒物多得多。(2)結(jié)焦和堵塞引起的失活結(jié)焦和堵塞引起的失活(3)燒結(jié)和熱失活燒結(jié)和熱失活(固態(tài)轉(zhuǎn)變固態(tài)轉(zhuǎn)變)v催化劑的燒結(jié)和熱失活是指由高溫引起的催化劑催化劑的燒結(jié)和熱失活是指由高溫引起的催化劑結(jié)構(gòu)和性能的變化。結(jié)構(gòu)和性能的變化。v高溫除了引起催化劑的燒結(jié)外，還會引起其它變高溫除了引起催化劑的燒結(jié)外，還會引起其它變化，主要包括：化學組成和相組成的變化，半熔，化，主要包括：化學組成和相組成的變化，半熔，晶粒長大，活性組分被載體

15、包埋，活性組分由于晶粒長大，活性組分被載體包埋，活性組分由于生成揮發(fā)性物質(zhì)或可升華的物質(zhì)而流失等。生成揮發(fā)性物質(zhì)或可升華的物質(zhì)而流失等。 v事實上，在高溫下所有的催化劑都將逐漸發(fā)生不可事實上，在高溫下所有的催化劑都將逐漸發(fā)生不可逆的結(jié)構(gòu)變化，只是這種變化的快慢程度隨著催化逆的結(jié)構(gòu)變化，只是這種變化的快慢程度隨著催化劑不同而異。燒結(jié)和熱失活與多種因素有關(guān)，如與劑不同而異。燒結(jié)和熱失活與多種因素有關(guān)，如與催化劑的預處理、還原和再生過程以及所加的促進催化劑的預處理、還原和再生過程以及所加的促進劑和載體等有關(guān)。劑和載體等有關(guān)。 v當然催化劑失活的原因是錯綜復雜的，每一種催化當然催化劑失活的原因是錯綜復

16、雜的，每一種催化劑失活并不僅僅按上述分類的某一種進行，而往往劑失活并不僅僅按上述分類的某一種進行，而往往是由兩種或兩種以上的原因引起的。是由兩種或兩種以上的原因引起的。3. 具有較好的物理結(jié)構(gòu)參數(shù)和良好的機械強度具有較好的物理結(jié)構(gòu)參數(shù)和良好的機械強度v(1) 比表面積比表面積(a)：v定義定義：單位質(zhì)量：單位質(zhì)量(或體積或體積)的固體催化劑所具有的總表面積的固體催化劑所具有的總表面積(內(nèi)、外內(nèi)、外)為催化劑的比表面。內(nèi)表面積越大，活性位越多，為催化劑的比表面。內(nèi)表面積越大，活性位越多，反應面越大。反應面越大。v定義式定義式：v多孔結(jié)構(gòu)：即顆粒內(nèi)部是由許許多多形態(tài)不規(guī)則互相連多孔結(jié)構(gòu)：即顆粒內(nèi)部

17、是由許許多多形態(tài)不規(guī)則互相連通的孔道組成，形成了幾何形狀復雜的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。通的孔道組成，形成了幾何形狀復雜的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。Sam總 v(2)孔隙率孔隙率()v顆?？紫堵暑w?？紫堵?Vg單位質(zhì)量催化劑顆粒的孔隙體積單位質(zhì)量催化劑顆粒的孔隙體積 描述催化劑顆粒的特征描述催化劑顆粒的特征v床層孔隙率床層孔隙率 反映了床層的總體特征反映了床層的總體特征 gppVV催化劑顆粒中孔隙體積顆粒體積顆粒間的空隙體積床層體積之比(3)孔半徑和孔徑分布孔半徑和孔徑分布v孔半徑孔半徑(r)：催化劑顆粒：催化劑顆粒內(nèi)部各種大小孔的半徑內(nèi)部各種大小孔的半徑平均值，即平均孔半徑。平均值，即平均孔半徑。v孔徑分布：不同孔徑的孔徑

18、分布：不同孔徑的孔的分率的分布情況?？椎姆致实姆植记闆r。第二節(jié)第二節(jié) 氣固相催化反應動力學氣固相催化反應動力學v一、反應過程一、反應過程圖為氣固相催化圖為氣固相催化反應反應AB的整個的整個反應過程示意圖。反應過程示意圖。氣固相催化反應氣固相催化反應的全過程為七個的全過程為七個步驟：步驟：AB)()(ggBA反應組分反應組分A從氣流主體擴散到催化劑顆粒從氣流主體擴散到催化劑顆粒外表面外表面； 組分組分A從顆粒外表面通過微孔擴散到顆粒從顆粒外表面通過微孔擴散到顆粒內(nèi)表面內(nèi)表面；組分組分A在內(nèi)表面上被在內(nèi)表面上被吸附吸附；組分組分A在內(nèi)表面上進行在內(nèi)表面上進行化學反應化學反應，生成產(chǎn)物，生成產(chǎn)物B；

19、產(chǎn)物產(chǎn)物B在內(nèi)表面上在內(nèi)表面上脫附脫附；產(chǎn)物產(chǎn)物B從顆粒內(nèi)表面通過微孔擴散到顆粒從顆粒內(nèi)表面通過微孔擴散到顆粒外表面外表面；產(chǎn)物產(chǎn)物B從顆粒外表面從顆粒外表面擴散擴散到氣流主體。到氣流主體。 v固體催化劑的特殊結(jié)構(gòu)，造成化學反應主要在催化劑固體催化劑的特殊結(jié)構(gòu)，造成化學反應主要在催化劑的內(nèi)表面進行。的內(nèi)表面進行。v催化劑的表面積絕大多數(shù)是內(nèi)表面積。催化劑的表面積絕大多數(shù)是內(nèi)表面積。稱為稱為外擴散過程外擴散過程，主要與氣體流動情況有關(guān)；，主要與氣體流動情況有關(guān)；稱為稱為內(nèi)擴散過程內(nèi)擴散過程，受孔隙大小所控制；，受孔隙大小所控制；分別稱為表面分別稱為表面吸附吸附和和脫附脫附過程；過程；稱為稱為表面

20、反應表面反應過程；過程；這三個步驟總稱為這三個步驟總稱為表面動力學過程表面動力學過程，其速率，其速率與反應組分、催化劑性能和溫度、壓強等有關(guān)。與反應組分、催化劑性能和溫度、壓強等有關(guān)。v整個氣固相催化宏觀反應過程是整個氣固相催化宏觀反應過程是外擴散、內(nèi)擴散、外擴散、內(nèi)擴散、表面動力學表面動力學三類過程的綜合。三類過程的綜合。v針對不同具體情況，三個過程進行的速率各不相同，針對不同具體情況，三個過程進行的速率各不相同，其中進行其中進行最慢的稱為控制步驟最慢的稱為控制步驟，控制步驟進行的速，控制步驟進行的速率決定了整個宏觀反應的速率。率決定了整個宏觀反應的速率。吸附控制 （3）動力學控制表面反應控

21、制（4）脫附控制 （5）（2）氣固相催化反應控制步驟 內(nèi)擴散控制（6）（1）外擴散控制（7）v二、控制過程二、控制過程v1. 外擴散控制：外擴散控制：v流體經(jīng)過顆粒床層時，在顆粒周圍形成一邊界層，傳質(zhì)阻力流體經(jīng)過顆粒床層時，在顆粒周圍形成一邊界層，傳質(zhì)阻力主要在這個區(qū)域。主要在這個區(qū)域。v進行催化反應時，若主流流速慢而反應速率極快，則整個反進行催化反應時，若主流流速慢而反應速率極快，則整個反應過程可能為外擴散控制，整個反應速率等于外擴散速率。應過程可能為外擴散控制，整個反應速率等于外擴散速率。v提高反應速度提高反應速度：增大流速，增加濃度：增大流速，增加濃度v如氨的氧化反應，催化劑層有四五層如

22、氨的氧化反應，催化劑層有四五層PtPt絲，則為外擴散控制。絲，則為外擴散控制。在過去，人們對催化劑是否參與反應一直存在爭議，從這個在過去，人們對催化劑是否參與反應一直存在爭議，從這個反應中就可以得到證實，實驗發(fā)現(xiàn)鉑絲有的地方變細了，有反應中就可以得到證實，實驗發(fā)現(xiàn)鉑絲有的地方變細了，有的地方變粗了。的地方變粗了。322PtNHONOH O v2. 內(nèi)擴散控制：內(nèi)擴散控制：v催化劑內(nèi)表面是進行催化反應的主要場所。反應物必須通過催化劑內(nèi)表面是進行催化反應的主要場所。反應物必須通過孔口向孔內(nèi)擴散才能到達內(nèi)表面。反應組分向微孔擴散的同孔口向孔內(nèi)擴散才能到達內(nèi)表面。反應組分向微孔擴散的同時氣固催化反應就

23、在孔壁進行。由于反應消耗了反應組分，時氣固催化反應就在孔壁進行。由于反應消耗了反應組分，越深入微孔內(nèi)反應組分的濃度越小。越深入微孔內(nèi)反應組分的濃度越小。v內(nèi)擴散阻力對反應選擇率的影響內(nèi)擴散阻力對反應選擇率的影響：內(nèi)擴散阻力使內(nèi)表面的反：內(nèi)擴散阻力使內(nèi)表面的反應物濃度低于外表面，阻力越大，濃度差值越大，越降低反應物濃度低于外表面，阻力越大，濃度差值越大，越降低反應速率。應速率。v平行反應平行反應：主反應級數(shù)高于副反應時，內(nèi)擴散阻力降低平行：主反應級數(shù)高于副反應時，內(nèi)擴散阻力降低平行反應的選擇性。反應的選擇性。v連串反應連串反應：內(nèi)擴散阻力越大，返混越大，連串反應的選擇性：內(nèi)擴散阻力越大，返混越大

24、，連串反應的選擇性越低。越低。v3. 表面動力學控制：表面動力學控制：v對于穩(wěn)態(tài)過程，控制步驟的速率就等于過程對于穩(wěn)態(tài)過程，控制步驟的速率就等于過程速率，即表面反應速率慢于吸附速率和脫附速率，即表面反應速率慢于吸附速率和脫附速率，為控制速率。吸附和脫附較快，它們速率，為控制速率。吸附和脫附較快，它們總處于平衡狀態(tài)，使催化劑表面反應物和產(chǎn)總處于平衡狀態(tài)，使催化劑表面反應物和產(chǎn)物濃度總接近定值。對于反應發(fā)生，只有吸物濃度總接近定值。對于反應發(fā)生，只有吸附附A的活性點和吸附的活性點和吸附B的活性點相鄰時才有反的活性點相鄰時才有反應的機會。應的機會。v如何判斷哪一步是反應控制步驟？如何判斷哪一步是反應

25、控制步驟？v增大流速，反應速率變，則為外擴散增大流速，反應速率變，則為外擴散控制；控制；v增大顆粒直徑，反應速率變，則為內(nèi)增大顆粒直徑，反應速率變，則為內(nèi)擴散控制。擴散控制。10-3 10-3 氣固相催化反應器氣固相催化反應器v一、固定床反應器一、固定床反應器v1.定義定義：流體通過靜止不動的固體催化劑或反應物床層而進行反應：流體通過靜止不動的固體催化劑或反應物床層而進行反應的裝置。的裝置。v2. 特點：特點：v優(yōu)點優(yōu)點：a.床層內(nèi)流體流動床層內(nèi)流體流動平推流平推流，較少量催化劑可獲較大生產(chǎn)能力。，較少量催化劑可獲較大生產(chǎn)能力。b.氣體的停留時間可以嚴格控制，有利于選擇性的提高。氣體的停留時間

26、可以嚴格控制，有利于選擇性的提高。c.催化劑不易磨損，可長時間連續(xù)使用。催化劑不易磨損，可長時間連續(xù)使用。d.可用于高溫高壓下操作?？捎糜诟邷馗邏合虏僮鳌缺點缺點：a.導熱性能差，溫控難。導熱性能差，溫控難。b.難于使用小顆粒催化劑。難于使用小顆粒催化劑。c.催化劑再生、更換均不方便等。催化劑再生、更換均不方便等。v3.基本形式：基本形式：絕熱式和非絕熱反應器絕熱式和非絕熱反應器。絕熱反應器：絕熱反應器：12（）床層內(nèi)不設冷卻管（或加熱管）特點（）反應氣體總是由上而下流過床層 （防止催化劑松動，產(chǎn)生氣流短路）為了克服簡單絕熱式反應器的缺點，把催化劑層分成數(shù)層。為了克服簡單絕熱式反應器的缺點，

27、把催化劑層分成數(shù)層。熱 量 傳 遞熱 量 傳 遞困 難 ， 段困 難 ， 段間 冷 卻 或間 冷 卻 或原 料 氣 冷原 料 氣 冷激。激。v非絕熱反應器非絕熱反應器123（）床層溫度均勻一致（ ）適用于以中間產(chǎn)物優(yōu)點 為目的產(chǎn)物的強放熱反應（ ）反應器放大簡單易行 （只需增加管數(shù)） 蒸汽 原料 調(diào)節(jié)閥 催化劑 補充水 產(chǎn)物 缺點：結(jié)構(gòu)復雜缺點：結(jié)構(gòu)復雜對外換熱式對外換熱式v利用其它物質(zhì)作熱載利用其它物質(zhì)作熱載體的反應器。體的反應器。列管式列管式：管內(nèi)裝載催化劑，反管內(nèi)裝載催化劑，反應氣體穿過層床；管應氣體穿過層床；管間走熱載體間走熱載體(冷水、熱冷水、熱水、或其他冷熱流體水、或其他冷熱流體)。v優(yōu)點：換熱效果好，優(yōu)點：換熱效果好，易于保證床層溫度均易于保證床層溫度均勻一致。勻一致。v二、流化床反應器二、流化床反應器v1.定義定義：流化床反應器是利用氣體自下而上：流化床反應器是利用氣體自下而上通過團體顆粒層而使固體顆粒處于懸浮運動通過團體顆粒層而使固體顆粒處于懸浮運動狀態(tài)，并進行氣固相反應的裝置。狀態(tài)，并進行氣固相反應的裝置。v2.型式型式：流化床催化反應器亦有多種類型，：流化床催化反應器亦有多種類型，各適用于不同的反應。一些常用的型式見圖各適用于不同的反應。