化工過程開發(fā)與設(shè)計(jì)-第8章-化工過程放大-課件

第8章化工過程放大化工過程開發(fā)與設(shè)計(jì)1PPT課件第8章化工過程放大化工過程開發(fā)與設(shè)計(jì)1PPT課件冷模試驗(yàn)8.2中試8.3反應(yīng)過程放大的基本方法8.1第8章化工過程放大反應(yīng)器的設(shè)計(jì)8.42PPT課件冷模試驗(yàn)8.2中試8.3反應(yīng)過程放大的基本方法8.1第88.1反應(yīng)過程放大的基本方法12逐級經(jīng)驗(yàn)放大數(shù)學(xué)模型方法3PPT課件12逐級經(jīng)驗(yàn)放大數(shù)學(xué)模型方法3PPT課件8.1.1逐級經(jīng)驗(yàn)放大1．研究方法（1）反應(yīng)器的選型（2）優(yōu)化工藝條件（3）反應(yīng)器放大4PPT課件8.1.1逐級經(jīng)驗(yàn)放大1．研究方法4PPT課件8.1.1逐級經(jīng)驗(yàn)放大2．基本特征（1）只綜合考察輸入變量和輸出結(jié)果的關(guān)系，未能深入研究過程的內(nèi)在規(guī)律（2）試驗(yàn)次序人為規(guī)定，并非科學(xué)合理的研究程序（3）放大過程是外推的，并不一定完全可靠5PPT課件8.1.1逐級經(jīng)驗(yàn)放大2．基本特征5PPT課件8.1.1逐級經(jīng)驗(yàn)放大例[8.1]磷鎢雜多酸催化劑（HPW）制備工藝的放大研究。雜多酸是酸強(qiáng)度較為均一的純質(zhì)子酸，其酸性不但強(qiáng)于硅酸鋁和各種分子篩等固體酸，也強(qiáng)于氫氟酸、硫酸等液體酸。本例采用經(jīng)典酸化——乙醚萃取法間歇制備12-磷鎢雜多酸。圖8.1磷鎢雜多酸催化劑的制備工藝6PPT課件8.1.1逐級經(jīng)驗(yàn)放大例[8.1]磷鎢雜多酸催化劑（H8.1.1逐級經(jīng)驗(yàn)放大（1）反應(yīng)器選型（2）條件優(yōu)化（3）反應(yīng)器的放大（4）放大效應(yīng)分析1）結(jié)構(gòu)分析2）性能分析7PPT課件8.1.1逐級經(jīng)驗(yàn)放大（1）反應(yīng)器選型7PPT課件8.1.1逐級經(jīng)驗(yàn)放大表8-1正交實(shí)驗(yàn)方案和結(jié)果序號Na2HPO4A/gHClB/mL時間C/h溫度D/℃收率%1401552.58084.712401603.08589.433401653.59084.454501553.09084.435501603.58080.116501652.58585.387601553.58585.588601602.59088.769601653.08078.79k186.284.986.381.2k283.386.184.286.8k384.482.983.485.9極差R2.93.22.95.68PPT課件8.1.1逐級經(jīng)驗(yàn)放大表8-1正交實(shí)驗(yàn)方案和結(jié)果序號Na8.1.2數(shù)學(xué)模型方法1．研究方法（1）實(shí)驗(yàn)室研究化學(xué)反應(yīng)規(guī)律（2）大型冷模試驗(yàn)研究傳遞過程規(guī)律（3）綜合上述兩過程特征，建立數(shù)學(xué)模型（4）通過中試檢驗(yàn)數(shù)學(xué)模型的等效性9PPT課件8.1.2數(shù)學(xué)模型方法1．研究方法9PPT課件8.1.2數(shù)學(xué)模型方法2．基本特征（1）過程分解（2）簡化過程運(yùn)行規(guī)律，建立等效模型（3）建立和檢驗(yàn)數(shù)學(xué)模型10PPT課件8.1.2數(shù)學(xué)模型方法2．基本特征10PPT課件8.1.2數(shù)學(xué)模型方法1.流動模型本系統(tǒng)的流動模型涉及氣相與液相（料漿）。氣相因不參與循環(huán)，可近似按平推流處理。表8-2不同循環(huán)比條件下的全混流反應(yīng)器級數(shù)實(shí)驗(yàn)號磷酸流量/m3·h-1氨流量/kg·h-1料漿中和度/R磷銨料漿循環(huán)比β級數(shù)mw(P2O5有效)/%w(P2O5水溶)/%13.0219.21.1618.9416.429.92.122.3189.11.1922.7921.0112.31.6532.0177.01.1822.3720.5515.91.4641.65132.41.1520.7819.0117.51.2351.30113.11.1722.8921.0722.11.1011PPT課件8.1.2數(shù)學(xué)模型方法1.流動模型表8-2不同循環(huán)比條件8.1.2數(shù)學(xué)模型方法2．宏觀動力學(xué)模型（1）模型的選擇與簡化（1）

（2）（3）

（4）

12PPT課件8.1.2數(shù)學(xué)模型方法2．宏觀動力學(xué)模型12PPT課件8.1.2數(shù)學(xué)模型方法（5）

（6）13PPT課件8.1.2數(shù)學(xué)模型方法13PPT課件8.1.2數(shù)學(xué)模型方法（2）實(shí)驗(yàn)及模型的參數(shù)估值

圖8.2外環(huán)流氨化反應(yīng)器流程圖14PPT課件8.1.2數(shù)學(xué)模型方法（2）實(shí)驗(yàn)及模型的參數(shù)估值圖8.28.1.2數(shù)學(xué)模型方法圖8.3作圖法求反應(yīng)段高度Hr15PPT課件8.1.2數(shù)學(xué)模型方法圖8.3作圖法求反應(yīng)段高度Hr18.1.2數(shù)學(xué)模型方法（7）

（8）

（9）（10）（11）

（12）16PPT課件8.1.2數(shù)學(xué)模型方法（7）16PPT課件8.1.2數(shù)學(xué)模型方法表8-3模試實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)試驗(yàn)號ug,0/m·s-1S

t×102/S

rβRHr/mG1/kg·h-1G2×102/kg·h-1kG

a/s-1kG

a*/s-1相對偏差/%1178.31.2013.71.021.7412.4920.75413.0412.47-4.52261.10.47116.571.071.3122,2500,29816,2717,63+8.43265.20.47116.71.141.4022.2891.18115.1115.62+3.44173.41.3110.80.932.4942.6450.3129.299.38+1.05178.11.3111.51.052.2762.4171.1699.148.34-8.86241.40.94014.71.191.6952.5860.50712.4311.70-5.97241.70.94015.11.091.5022.6461.65415.7515.43-2.08239.60.94015.01.081.5732.6231.18014.9715.67+4.79287.30.47118.31.000.9111.5760.17616.1116.92+5.010283.10.47119.01.100.9361.5530.68815.0914.39-8.911280.20.47119.61.150.8651.5371.29214.9613.72-8.312158.02.4813.701.141.9884.3632.00418.3318.67+1.917PPT課件8.1.2數(shù)學(xué)模型方法表8-3模試實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)試驗(yàn)號ug,8.1.2數(shù)學(xué)模型方法3．中試對模型的修正（1）液相流動模型的修正圖8.4外環(huán)流氨化反應(yīng)器流程簡圖1.反應(yīng)管；2.循環(huán)管；3.蒸發(fā)室；4.液下泵；5.酸貯槽；6.料漿貯槽18PPT課件8.1.2數(shù)學(xué)模型方法3．中試對模型的修正圖8.4外環(huán)8.1.2數(shù)學(xué)模型方法表8-4放大模型實(shí)驗(yàn)結(jié)果試驗(yàn)號St×102/SrG1/kg·h-1G2×102/kg·h-1pHβWa/kg·m-2·s-1qa/kg·m-2·s-1Hr/mkGa/s-1kGa*/s-1相對偏差/%11.25178.612.815.3312.8322.24.031.7217.9418.36+2.32149.215.805.3914.6269.13.361.8113.3614.01+4.93138.94.355.2713.7250.53.131.8712.5912.78+1.54126.93.845.05228.82.861.9712.2410.99-10.250.641117.12.265.3116.6414.42.651.9811.8011.99+1.66111.014.505.1718.6392.32.511.5311.5211.064.07115.65.965.3316.7409.02.621.7911.5011.76+2.381.38168.011.555.2210.8274.53.791.7616.6116.26-2.19149.09.075.2712.2243.53.361.8813.5813.64+0.410135.57.625.08221.53.061.8512.9711.78-9.211171.98.895.2611.0280.23.871.8316.8216.76-0.4120.922131.72.935.3514.7323.72.971.8212.4512.75+2.419PPT課件8.1.2數(shù)學(xué)模型方法表8-4放大模型實(shí)驗(yàn)結(jié)果試驗(yàn)號S8.1.2數(shù)學(xué)模型方法續(xù)上表試驗(yàn)號St×102/SrG1/kg·h-1G2×102/kg·h-1pHβWa/kg·m-2·s-1qa/kg·m-2·s-1Hr/mkGa/s-1kGa*/s-1相對偏差/%13119.22.335.07293.12.701.9712.2311.05-9.614131.88.245.4215.2324.22.991.9112.1012.85+6.215130.76.065.3015.0321.32.961.8912.5412.69+1.2160.461100.11.954.3118.3323.72.981.4112.8312.22-4.81791.31.645.16447.42.061.959.499.07-4.41899.34.545.5319.0486.52.241.949.2910.29+10.81998.98.145.1619.6484.52.231.759.4710.23+8.0202.45229.516.205.379.1211.85.181.5121.0921.89+3.821177,418,905,37163.74.032.0114.3314.98+4.5221.38219.26.175.279.9358.24.941.5624.2324.18-0.223181.22.285.27296.14.091.9218.1918.21+0.120PPT課件8.1.2數(shù)學(xué)模型方法續(xù)上表試驗(yàn)號St×102/Sr8.1.2數(shù)學(xué)模型方法（2）傳質(zhì)模型的修正（13）

（14）

（15）

（16）21PPT課件8.1.2數(shù)學(xué)模型方法（2）傳質(zhì)模型的修正21PPT課件8.1.2數(shù)學(xué)模型方法4．模型放大與驗(yàn)證（1）工業(yè)裝置設(shè)計(jì)1）反應(yīng)管放大設(shè)計(jì)（17）22PPT課件8.1.2數(shù)學(xué)模型方法4．模型放大與驗(yàn)證22PPT課件8.1.2數(shù)學(xué)模型方法2）分離器的放大設(shè)計(jì)（18）

（19）表8-5年產(chǎn)6萬噸磷酸一銨的外環(huán)流氨化反應(yīng)器結(jié)構(gòu)參數(shù)項(xiàng)

目Dr/mHr/mDr/mnDf/mHf/m計(jì)算值0.2971.780.25142.51.2044.10～4.92修正值0.3002.000.250421.204.5023PPT課件8.1.2數(shù)學(xué)模型方法2）分離器的放大設(shè)計(jì)表8-5年產(chǎn)8.1.2數(shù)學(xué)模型方法（2）模型的驗(yàn)證表8-6年產(chǎn)6萬噸磷酸一銨的外環(huán)流氨化反應(yīng)器kGa值與部分運(yùn)行數(shù)據(jù)編

號反應(yīng)段的進(jìn)氨量G1/kg·h-1進(jìn)反應(yīng)器磷酸體積流量Qk/m3·h-1R(NH3/H3PO4)c2/g·m-3以MAP計(jì)的反應(yīng)器生產(chǎn)能力GMAP/t·h-1kGa/s[Eq.(18)]kGa/s相對偏差/%1800.019.01.140.2969.5111.5911.22+3.32760.018.01.150.4109.0010.7410.99-233773.017.51.160.5019.1911.0110.68+3.14736.016.71.130.2488.7510.2310.60-3.724PPT課件8.1.2數(shù)學(xué)模型方法（2）模型的驗(yàn)證表8-6年產(chǎn)6萬8.2冷模試驗(yàn)1．相似現(xiàn)象（1）幾何相似（2）時間相似（3）運(yùn)動相似（4）動力相似（5）熱相似（6）化學(xué)相似25PPT課件8.2冷模試驗(yàn)1．相似現(xiàn)象25PPT課件8.2冷模試驗(yàn)2．相似理論（1）相似第一定律（2）相似第二定律（3）相似第三定律f（π1、π2、…、πn）=0（8-1）26PPT課件8.2冷模試驗(yàn)2．相似理論26PPT課件8.2冷模試驗(yàn)3．相似特征數(shù)表8-7常用的無量綱數(shù)群名稱符號數(shù)群意義應(yīng)用阿基米德數(shù)Argl3ρ(ρ-ρ0)/μ2重力/摩擦力不同密度流體的流動阿累尼斯數(shù)E/RT活化能/熱能反應(yīng)速率拜恩斯坦數(shù)Boul/D0宏觀運(yùn)動的物質(zhì)/返混物質(zhì)流動介質(zhì)中的混合過程達(dá)姆克勒數(shù)ⅠDⅠl/uτr反應(yīng)掉的物質(zhì)/加入的物質(zhì)化學(xué)反應(yīng)達(dá)姆克勒數(shù)ⅡDⅡ反應(yīng)掉的物質(zhì)/擴(kuò)散的物質(zhì)達(dá)姆克勒數(shù)ⅢDⅢRmQl/ρcpuT反應(yīng)熱/對流傳熱量達(dá)姆克勒數(shù)ⅣDⅣ反應(yīng)熱/傳導(dǎo)的熱量得拉格數(shù)CD(ρ-ρ0)l/ρu2重力/動能多相流動歐拉數(shù)EuΔp/ρu2壓力降/慣性力流體在管道中的摩擦弗勞德數(shù)Fru2/gl慣性力/重力攪拌、氣力輸送等27PPT課件8.2冷模試驗(yàn)3．相似特征數(shù)表8-7常用的無量綱數(shù)群名8.2冷模試驗(yàn)續(xù)上表名稱符號數(shù)群意義應(yīng)用伽立略數(shù)Galρ2/μ2重力/摩擦力流體在重力場中的流動格拉曉夫數(shù)Grlρ2βΔT/μ2密度差引起的浮力/摩擦力自然對流路易斯數(shù)LeSc/Pr熱傳導(dǎo)/擴(kuò)散熱質(zhì)同時傳遞的過程努塞爾數(shù)Nuαl/λ熱對流/熱傳導(dǎo)傳熱過程貝克來數(shù)Peluρcp/λPe=Re·Pr傳熱過程普朗特?cái)?shù)Prcpμ/λ分子動量傳遞/熱量傳遞傳熱過程雷諾數(shù)Reluρ/μ慣性力/黏性力流體流動施密特?cái)?shù)Scμ/ρD分子動量傳遞/物質(zhì)傳遞傳質(zhì)過程舍伍德數(shù)Shkl/D總傳質(zhì)/擴(kuò)散傳質(zhì)過程韋伯?dāng)?shù)Weu2ρl/σ慣性力/表面張力氣泡、霧化流體混合特征數(shù)Hρ1u12/ρ2u22兩股流體動量比射流混合西勒數(shù)Q/(λT)0.5DⅣ0.5催化劑中反應(yīng)28PPT課件8.2冷模試驗(yàn)續(xù)上表名稱符號數(shù)群意義應(yīng)用8.2冷模試驗(yàn)例[8.3]固體顆粒在氣流中運(yùn)動規(guī)律的測定。相似特征數(shù)和特征數(shù)方程的導(dǎo)出

（1）

（2）29PPT課件8.2冷模試驗(yàn)例[8.3]固體顆粒在氣流中運(yùn)動規(guī)律的測8.2冷模試驗(yàn)2．冷模試驗(yàn)（1）考察Frg數(shù)的影響

（3）

（4）30PPT課件8.2冷模試驗(yàn)2．冷模試驗(yàn)30PPT課件8.2冷模試驗(yàn)例[8.4]雙級料腿循環(huán)流化床中顆粒停留時間分布。1．實(shí)驗(yàn)裝置的建立圖8.5雙級料腿循環(huán)流化床實(shí)驗(yàn)裝置示意圖31PPT課件8.2冷模試驗(yàn)例[8.4]雙級料腿循環(huán)流化床中顆粒停留8.2冷模試驗(yàn)表8-8實(shí)驗(yàn)物料的物性參數(shù)參

數(shù)dp/mmρp/(kg·m-3)Umf/(m·s-1)類

型沙0.2926000.06B紅豆6.013181.37D綠豆3.613600.82D塑料珠6.08501.06D玻璃珠2.026500.78D32PPT課件8.2冷模試驗(yàn)表8-8實(shí)驗(yàn)物料的物性參數(shù)參數(shù)dp/8.2冷模試驗(yàn)2．實(shí)驗(yàn)圖8.8第一級料腿流化風(fēng)速對RTD的影響圖8.9不同進(jìn)樣量對RTD的影響圖8.6不同主床流化風(fēng)速對RTD的影響圖8.7第二級循環(huán)料腿流化風(fēng)速對RTD的影響33PPT課件8.2冷模試驗(yàn)2．實(shí)驗(yàn)圖8.8第一級料腿流化風(fēng)速對RT8.2冷模試驗(yàn)圖8.10脫氯床高度H對RTD的影響圖8.11顆粒尺寸、密度對RTD的影響34PPT課件8.2冷模試驗(yàn)圖8.10脫氯床高度H對RTD的影響8.2冷模試驗(yàn)3．停留時間分布模型

（1）

（2）圖8.12停留時間分布模型示意圖35PPT課件8.2冷模試驗(yàn)3．停留時間分布模型圖8.12停留時間分8.2冷模試驗(yàn)E(t)=0t<（4）

t≥（5）

t≥（6）（7）36PPT課件8.2冷模試驗(yàn)E(t)=0t<8.2冷模試驗(yàn)4．模型結(jié)果與討論表8-9工況條件及模型參數(shù)值序號試樣質(zhì)量m/gU1/(m·s-1)U2/(m·s-1)U3/(m·s-1)R/（kg·m-2s-1）H/mm/s/sq/s1綠豆1002.40.120.1731.321011.277.80.29858.12綠豆1002.80.120.1737.621011.466.30.37046.03綠豆1003.10.120.1753.72106.739.20.48823.34綠豆1002.80.150.1741.821020.063.80.46245.65綠豆1002.80.190.1747.021018.660.50.34446.16綠豆1002.80.250.1747.021017.855.80.26945.67綠豆1002.80.120.2341.821016.860.30.43241.58綠豆502.80.120.1737.621014.676.10.6734.99綠豆1002.80.120.1737.61909.568.40.36746.810紅豆1002.80.150.1741.82100.453.90.08149.611塑料珠1002.80.150.1741.821041.785.60.92744.912玻璃珠1002.80.150.1741.8210————37PPT課件8.2冷模試驗(yàn)4．模型結(jié)果與討論表8-9工況條件及模型8.3中試12中試的任務(wù)中試和實(shí)驗(yàn)室研究及工廠生產(chǎn)的差異34中試的分類中試應(yīng)注意的幾個問題5中試設(shè)計(jì)中的危險識別與控制38PPT課件12中試的任務(wù)中試和實(shí)驗(yàn)室研究及工廠生產(chǎn)的差異34中試的分類8.3.1中試的任務(wù)1．檢驗(yàn)小試確定的工藝方法和工藝條件，以及工藝系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性、安全性；2．考察過程放大中的問題，特別是反應(yīng)過程中的“放大效應(yīng)”問題；3．驗(yàn)證模型與實(shí)際過程的等效性；4．驗(yàn)證原料預(yù)處理方案，考核雜質(zhì)的積累對過程的影響；5．驗(yàn)證反應(yīng)產(chǎn)物的后處理方案的可行性、分離技術(shù)和設(shè)備型式的適用性；39PPT課件8.3.1中試的任務(wù)1．檢驗(yàn)小試確定的工藝方法和工藝條件，8.3.1中試的任務(wù)6．考察環(huán)境污染和安全衛(wèi)生狀況，研究防治措施；7．考察物料對于設(shè)備材質(zhì)的腐蝕作用；8．確定實(shí)際的消耗定額和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)；9．提供一定量的產(chǎn)品供進(jìn)一步加工應(yīng)用考察；10．發(fā)現(xiàn)工程問題，為工業(yè)設(shè)備的設(shè)計(jì)可靠的技術(shù)資料和技術(shù)數(shù)據(jù)。40PPT課件8.3.1中試的任務(wù)6．考察環(huán)境污染和安全衛(wèi)生狀況，研究防8.3.2中試和實(shí)驗(yàn)室研究及工廠

生產(chǎn)的差異1．原料純度不同2．對收率要求不同3．設(shè)備不同4．工藝操作不同5．廢棄物的處理41PPT課件8.3.2中試和實(shí)驗(yàn)室研究及工廠

生產(chǎn)的差異1．原料純度不8.3.3中試的分類1．微型中試2．部分流程中試3．全流程中試4．全規(guī)模中試42PPT課件8.3.3中試的分類1．微型中試42PPT課件8.3.4中試應(yīng)注意的幾個問題1.中試裝置的規(guī)模2．中試裝置的完整性3．中試裝置的運(yùn)行周期和檢測控制4．測試深度43PPT課件8.3.4中試應(yīng)注意的幾個問題1.中試裝置的規(guī)模43PP8.3.5中試設(shè)計(jì)中的危險識別與控制1．工藝物料2．工藝路線3．化學(xué)反應(yīng)裝置4．安全防護(hù)裝置5．電氣6．儀表及自控44PPT課件8.3.5中試設(shè)計(jì)中的危險識別與控制1．工藝物料44PPT8.3.5中試設(shè)計(jì)中的危險識別與控制例[8.5]合成異丙苯中試研究及工業(yè)放大試驗(yàn)。1．中試流程圖8.13中試流程示意圖45PPT課件8.3.5中試設(shè)計(jì)中的危險識別與控制例[8.5]合成異8.3.5中試設(shè)計(jì)中的危險識別與控制表8-10原材料及規(guī)格原料及規(guī)格來源n(苯)∶n(丙烷)∶n(丙烯)=8∶2∶1來自生產(chǎn)車間苯含量70%～80%來自生產(chǎn)車間丙烯聚合級來自生產(chǎn)車間丙烷來自生產(chǎn)車間FX-01球形東大化工試驗(yàn)廠表8-11分析儀器及規(guī)格樣品分析儀器色譜柱檢測器氣體HPAl2O3×FID液體HP-6890HP-1××0.33μmFID水卡爾費(fèi)休水分儀46PPT課件8.3.5中試設(shè)計(jì)中的危險識別與控制表8-10原材料及8.3.5中試設(shè)計(jì)中的危險識別與控制2．工藝流程選擇3．催化劑穩(wěn)定性試驗(yàn)圖8.14操作穩(wěn)定性曲線表8-12丙烷的影響n(苯)∶n(丙烷)∶n(丙烯)正丙苯含量/%HB含量/%丙烯轉(zhuǎn)化率/%異丙苯選擇性/%8∶2∶100.137810094.388∶0∶10.00620.326210091.5947PPT課件8.3.5中試設(shè)計(jì)中的危險識別與控制2．工藝流程選擇圖8.8.3.5中試設(shè)計(jì)中的危險識別與控制圖8.15入口溫度對雜質(zhì)含量的影響圖8-16入口溫度對選擇性的影響4．工藝條件試驗(yàn)（1）溫度的影響48PPT課件8.3.5中試設(shè)計(jì)中的危險識別與控制圖8.15入口溫度對8.3.5中試設(shè)計(jì)中的危險識別與控制表8-14空速的影響（2）苯烯比的影響（3）空速的影響表8-13苯烯比的影響苯烯比HB含量/%丙烯轉(zhuǎn)化率/%異丙苯選擇性/%60.216410092.1440.304510088.74空速/h-1HB含量/%丙烯轉(zhuǎn)化率/%異丙苯選擇性/%20.042710094.2340.030610095.3349PPT課件8.3.5中試設(shè)計(jì)中的危險識別與控制表8-14空速的影8.3.5中試設(shè)計(jì)中的危險識別與控制圖8.17循環(huán)比對雜質(zhì)含量的影響圖8.18循環(huán)比對選擇性的影響（4）外循環(huán)的影響表8-15不同循環(huán)比對應(yīng)的循環(huán)量循環(huán)比23456循環(huán)量/t·h-18012016020024050PPT課件8.3.5中試設(shè)計(jì)中的危險識別與控制圖8.17循環(huán)比對雜8.3.5中試設(shè)計(jì)中的危險識別與控制表8-16中試與工業(yè)裝置對比指標(biāo)中試裝置工業(yè)裝置原料苯、丙烯、丙烷苯、丙烯異丙苯產(chǎn)量500t/a67kt/a溫度/℃160～175159~167壓力/MPa3.02.89~3.07苯烯比66~6.6液相質(zhì)量空速/h-12~42.4循環(huán)比2~43.5~3.9丙烯轉(zhuǎn)化率/%100100異丙苯純度/%—>99.9異丙苯溴值—<1051PPT課件8.3.5中試設(shè)計(jì)中的危險識別與控制表8-16中試與工8.3.5中試設(shè)計(jì)中的危險識別與控制續(xù)上表指標(biāo)中試裝置工業(yè)裝置原料苯、丙烯、丙烷苯、丙烯異丙苯選擇性/%98.36>95異丙苯收率/%—>98.7正丙苯質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%00.0176重組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%0.280每噸異丙苯消耗苯/kg656.1丙烯/kg358.652PPT課件8.3.5中試設(shè)計(jì)中的危險識別與控制續(xù)上表指標(biāo)中試裝置工業(yè)8.4反應(yīng)器的設(shè)計(jì)12鑄造車間的平、剖面圖幾種工業(yè)常用反應(yīng)器的設(shè)計(jì)53PPT課件12鑄造車間的平、剖面圖幾種工業(yè)常用反應(yīng)器的設(shè)計(jì)53PPT課8.4.1工業(yè)反應(yīng)器的類型和選擇原則1．化學(xué)反應(yīng)器的分類表8–17反應(yīng)器的分類相

態(tài)流

型操作方法形

狀傳

熱均

相非均相平推流全混流非理想流間歇式半連續(xù)式連續(xù)式管式塔式釜式絕熱換熱等溫氣相液相氣—液相氣—固相氣—液—固相液—液相液—固相54PPT課件8.4.1工業(yè)反應(yīng)器的類型和選擇原則1．化學(xué)反應(yīng)器的分類表8.4.1工業(yè)反應(yīng)器的類型和選擇原則表8–18反應(yīng)器的形式與特性形式適用的反應(yīng)類型混和特性溫度控制性能其他特性應(yīng)用舉例管式氣相，液相，氣液相返混很小比傳熱面大，易控制溫度管內(nèi)可加構(gòu)件,如靜態(tài)混和器烴熱裂解制乙烯，石油樹脂，高壓裂乙烯空塔或攪拌塔液相、液液相返混程度與高徑比有關(guān)軸向溫差較大結(jié)構(gòu)簡單尿素合成，苯乙烯本體聚合攪拌釜液相，液液相，液固相物料混和均勻溫度均勻，容易控制可間歇操作或連續(xù)操作苯硝化，丙烯聚合，氯乙烯聚合通氣攪拌釜?dú)庖合喾祷齑鬁囟染鶆?，容易控制氣液界面和持液量均較大攪拌器密封結(jié)構(gòu)復(fù)雜微生物發(fā)酵絕熱固定床氣固相，液固體返混小床層內(nèi)不能控制溫度結(jié)構(gòu)簡單，投資和操作費(fèi)用低苯烴化制乙苯,丁烯氧化脫氫列管式固定床氣固相，液固相返混小傳熱面大，易控制溫度投資和操作費(fèi)用介于絕熱固定床和流化床之間乙苯脫氫，乙烯制醋酸乙烯流化床氣固相，液固相返混較大，不適于高轉(zhuǎn)化率或有串聯(lián)副反應(yīng)的系統(tǒng)傳熱好，溫度容易控制顆粒輸送方便,但能耗大，適用于催化劑失活快的反應(yīng)，操作費(fèi)用大丙烯氨氧化制丙烯腈，催化裂化55PPT課件8.4.1工業(yè)反應(yīng)器的類型和選擇原則表8–18反應(yīng)器的8.4.1工業(yè)反應(yīng)器的類型和選擇原則續(xù)上表形式適用的反應(yīng)類型混和特性溫度控制性能其他特性應(yīng)用舉例移動床氣固相，液固相固體返混小床內(nèi)溫差大，溫度調(diào)節(jié)困難顆粒輸送方便,但能耗大，適用于催化劑失活快的反應(yīng)，操作費(fèi)用大，允許的氣（液）固比范圍大石腦油連續(xù)重整，煤氣化板式塔氣液相返混小如需傳熱，可在板間加換熱管氣液界面大，持液量較大異丙苯氧化填料塔氣液相返混小床層內(nèi)不能控制溫度氣液界面大，持液量較大CO2脫除，合成氣CO脫除鼓泡塔氣液相，氣液固相氣液返混小，液相返混大如需傳熱,可設(shè)置換熱管，溫度容易控制氣相壓降較大,氣液界面小，持液量大乙醛氧化制醋酸，丙烯氯醇化噴射反應(yīng)器氣相，液相返混較大流體混和好，直接傳熱速度快操作條件限制嚴(yán)格，缺乏調(diào)節(jié)手段氯化氫合成，丁二烯氯化噴霧塔氣液相氣相返混小無傳熱面，床層內(nèi)不能控制溫度結(jié)構(gòu)簡單，氣液界面大，持液量小高級醇連續(xù)磺化涓流床氣液固相返混較小不能用傳熱方法調(diào)節(jié)溫度氣液均布要求高碳三炔烴加氫,丁炔二醇加氫漿態(tài)反應(yīng)器氣液固相返混大如需傳熱，可設(shè)置換熱管，溫度容易控制催化劑細(xì)粉回收分離困難乙烯溶劑聚合56PPT課件8.4.1工業(yè)反應(yīng)器的類型和選擇原則續(xù)上表形式適用的反應(yīng)類8.4.1工業(yè)反應(yīng)器的類型和選擇原則2．化學(xué)反應(yīng)器的工藝特點(diǎn)（1）固定床反應(yīng)器（2）流化床反應(yīng)器（3）攪拌釜式反應(yīng)器（4）氣液相反應(yīng)57PPT課件8.4.1工業(yè)反應(yīng)器的類型和選擇原則2．化學(xué)反應(yīng)器的工藝特8.4.1工業(yè)反應(yīng)器的類型和選擇原則3．反應(yīng)器的選型原則（1）氣固相反應(yīng)器（2）氣液相反應(yīng)器表8–19反應(yīng)相態(tài)和反應(yīng)器形式氣相液相氣固催化氣固氣液氣液固液液液固固固固定床○△○○△○移動床△○△△流化床○○△攪拌釜○○○○○鼓泡塔○○管式加熱爐○△△△氣液兩相流○△火焰反應(yīng)器○△板式塔○△轉(zhuǎn)窯○58PPT課件8.4.1工業(yè)反應(yīng)器的類型和選擇原則3．反應(yīng)器的選型原則表8.4.2幾種工業(yè)常用反應(yīng)器的設(shè)計(jì)1．?dāng)嚢韪磻?yīng)器（1）攪拌釜反應(yīng)器的設(shè)計(jì)內(nèi)容（2）攪拌釜反應(yīng)器體積的計(jì)算

（8–2）

（8–3）

（8–4）59PPT課件8.4.2幾種工業(yè)常用反應(yīng)器的設(shè)計(jì)1．?dāng)嚢韪磻?yīng)器59PP8.4.2幾種工業(yè)常用反應(yīng)器的設(shè)計(jì)（8–5）

（8–6）

（8–7）

（8–8）

（8–9）60PPT課件8.4.2幾種工業(yè)常用反應(yīng)器的設(shè)計(jì)（8–5）60PPT課件8.4.2幾種工業(yè)常用反應(yīng)器的設(shè)計(jì)例[8.6]以少量硫酸為催化劑，在不同的反應(yīng)釜中進(jìn)行乙酸和丁醇反應(yīng)生產(chǎn)乙酸丁酯CH3COOH+C4H9OHCH3COOC4H9+H2O反應(yīng)在100℃等溫進(jìn)行，反應(yīng)動力學(xué)方程

k=1