固定床流化床漿態(tài)床的優(yōu)缺點(diǎn)

固定床流化床漿態(tài)床的優(yōu)弊端固定床流化床漿態(tài)床的優(yōu)弊端固定床流化床漿態(tài)床的優(yōu)弊端精心整理固定床反響器?定義：氣體流經(jīng)固定不動(dòng)的催化劑床層進(jìn)行催化反響的裝置。?特點(diǎn)：構(gòu)造簡單、操作堅(jiān)固、便于控制、易實(shí)現(xiàn)大型化和連續(xù)化生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，是現(xiàn)代化工和反響中應(yīng)用很寬泛的反響器。?應(yīng)用：主要用于氣固相催化反響。?基本形式：軸向絕熱式、徑向絕熱式、列管式。?固定床反響器弊端：?床層溫度分布不均勻；?床層導(dǎo)熱性較差；?對放熱量大的反響，應(yīng)增大換熱面積，及時(shí)移走反響熱，但這會(huì)減罕有效空間。??流化床反響器（沸騰床反響器）?定義：流體（氣體或液體）以較高流速經(jīng)過床層，帶動(dòng)床內(nèi)固體顆粒運(yùn)動(dòng)，使之懸浮在流動(dòng)的主體流中進(jìn)行反響，擁有近似流體流動(dòng)的一些特點(diǎn)的裝置。?應(yīng)用：應(yīng)用寬泛，催化或非催化的氣—固、液—固平易—液—固反響。?原理：固體顆粒被流體吹起呈懸浮狀態(tài)，可作上下左右激烈運(yùn)動(dòng)和翻動(dòng)，好象是液體沸騰同樣，精心整理精心整理故流化床反響器又稱沸騰床反響器。?構(gòu)造：殼體、氣體分布裝置、換熱裝置、氣—固分別裝置、內(nèi)構(gòu)件以及催化劑加入和卸出裝置等構(gòu)成。?優(yōu)點(diǎn)：傳熱面積大、傳熱系數(shù)高、傳熱見效好。進(jìn)料、出料、廢渣排放用氣流輸送，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。?弊端：物料返混大，粒子磨損嚴(yán)重；要有回收和集塵裝置；內(nèi)構(gòu)件復(fù)雜；操作要求高等。???固定床：??一、固定床反響器的優(yōu)弊端??凡是流體經(jīng)過不動(dòng)的固體物料形成的床層面進(jìn)行反響的設(shè)施都稱為固定床反響器，而其中尤以利用氣態(tài)的反響物料，經(jīng)過由固體催化劑所構(gòu)成的床層進(jìn)行反響的氣固相催化反響器在化工生產(chǎn)中應(yīng)用最為寬泛。氣固相固定床反響器的優(yōu)點(diǎn)好多，主要表此刻以下幾個(gè)方面：?1、在生產(chǎn)操作中，除床層極薄平易體流速很低的特別情況外，床層內(nèi)氣體的流動(dòng)皆可看作是理想置換流動(dòng)，所以在化學(xué)反響速度較快，在達(dá)成同樣生產(chǎn)能力時(shí)，所需要的催化劑用量和反響器體積較小。?精心整理精心整理2、氣體逗留時(shí)間可以嚴(yán)格控制，溫度分布可以調(diào)理，所以有利于提升化學(xué)反響的轉(zhuǎn)變率和選擇性。?3、催化劑不易磨損，可以較長時(shí)間連續(xù)使用。?4、合適于高溫高壓條件下操作。?由于固體催化劑在床層中靜止不動(dòng)，相應(yīng)地產(chǎn)生一些弊端：?1、催化劑載體常常導(dǎo)熱性不良，氣體流速受壓降限制又不可以太大，則造成床層中傳熱性能較差，也給溫度控制帶來困難。關(guān)于放熱反響，在換熱式反響器的進(jìn)口處，由于反響物濃度較高，反響速度較快，放出的熱量來往往不及移走，而使物料溫度高升，這又促進(jìn)反響以更快的速度進(jìn)行，放出更多的熱量，物料溫度連續(xù)高升，直到反響物濃度降低，反響速度減慢，傳熱速度超出了反響速度時(shí)，溫度才逐漸下降。所以在放熱反響時(shí)，平常在換熱式反響器的軸向存在一個(gè)最高的溫度點(diǎn)，稱為“熱點(diǎn)”。如設(shè)計(jì)或操作不當(dāng)，則在強(qiáng)放熱反響時(shí)，床內(nèi)熱點(diǎn)溫度會(huì)超出工藝贊同的最高溫度，甚至失去控制而出現(xiàn)“飛溫”。此時(shí)，對反響的選擇性、催化劑的活性和壽命、設(shè)施的強(qiáng)度等均極不利。?2、不可以使用細(xì)粒催化劑，否則流體阻力增大，損壞了正常操作，所以催化劑的活性內(nèi)表面得不到充分利用。?3、催化劑的再生、改換均不方便。?固定床反響器雖有弊端，但可在構(gòu)造和操作方面做出改良，且其優(yōu)點(diǎn)是主要的。所以，仍不失為氣固相催化反響器中的主要形式，在化學(xué)工業(yè)中獲取了寬泛的應(yīng)用。比方石油煉制工業(yè)中的裂化、重整、異構(gòu)化、加氫精制等；無機(jī)化學(xué)工業(yè)中的合成氨、硫酸、天然氣轉(zhuǎn)變等；有機(jī)化學(xué)工業(yè)中的乙烯氧化制環(huán)氧乙烷、乙烯水合制乙醇、乙苯脫氧制苯乙烯、苯加氫制環(huán)己烷等。??精心整理精心整理二、固定床反響器的分類??跟著化工生產(chǎn)的發(fā)展，已出現(xiàn)多種固定床反響器的構(gòu)造形式，以適應(yīng)不一樣的傳熱要求和傳熱方式，主要分為絕熱式和換熱式兩大類。?絕熱式固定床反響器構(gòu)造簡單，催化劑均勻堆置于床內(nèi)，一般有以下特點(diǎn)：床層直徑遠(yuǎn)大于催化劑顆粒直徑；床層高度與催化劑顆粒直徑之比一般超出100；與外界沒有熱量互換，床層溫度沿物料的流向而變化。?換熱式固定床反響器以列管式為多，平常管內(nèi)裝催化劑，管間走載熱體，一般有以下特點(diǎn)：催化劑的粒徑小于管徑的8倍；利用載熱體來移走或供應(yīng)熱量，床層溫度保持堅(jiān)固。???流化床：??流化床反響器是工業(yè)上應(yīng)用較寬泛的一類反響器，合用于催化或非催化的氣—固、液—固平易—液—固反響系統(tǒng)。?流化床反響器的構(gòu)造型式好多，傳統(tǒng)流化床反響器一般都由殼體、氣體分布裝置、內(nèi)部構(gòu)件、換熱裝置、氣因分別裝置、催化劑的加入和卸出裝置等構(gòu)成。??精心整理精心整理流化床反響器是利用固體流態(tài)化技術(shù)進(jìn)行氣固相反響的裝置。將大量固體顆粒懸浮于運(yùn)動(dòng)的流體從而使顆粒擁有近似于流體的某些宏觀表現(xiàn)特點(diǎn)，這類流固接觸狀態(tài)稱為固體流態(tài)化?；瘜W(xué)工業(yè)廣泛使用固體流態(tài)化技術(shù)進(jìn)行固體的物理加工、顆粒輸送、催化和非催化化學(xué)加工。當(dāng)前流態(tài)化技術(shù)作為一門基礎(chǔ)技術(shù)已經(jīng)浸透到公民經(jīng)濟(jì)的好多部門，在化工、煉油、冶金、能源、原子能、資料、輕工、生化、機(jī)械、環(huán)保等各項(xiàng)領(lǐng)域中都可以見到。??流化床反響器的優(yōu)點(diǎn)??流化床內(nèi)的固體粒子像流體同樣運(yùn)動(dòng)，由于流態(tài)化的特別運(yùn)動(dòng)形式，使這類反響器擁有以下優(yōu)點(diǎn)：?1、由于可采用細(xì)粉顆粒，并在懸浮狀態(tài)下與流體接觸，流固相界面積大（可高達(dá)3280~16400m2/m3），有利于非均相反響的進(jìn)行，提升了催化劑的利用率。?2、由于顆粒在床內(nèi)混淆激烈，使顆粒在全床內(nèi)的溫度和濃度均勻一致，床層與內(nèi)浸換熱表面間的傳熱系數(shù)很高[200～400W/（m2?K）]，全床熱容量大，熱堅(jiān)固性高，這些都有利于強(qiáng)放熱反響的等溫操作。這是好多工藝過程的反響裝置選擇流化床的重要原因之一。?3、流化床內(nèi)的顆粒群有近似流體的性質(zhì)，可以大量地從裝置中移出、引入，并可以在兩個(gè)流化床之間大量循環(huán)。這使得一些反響—再生、吸熱—放熱、正反響—逆反響等反響耦合過程和反響—分別耦合過程得以實(shí)現(xiàn)。使得易失活催化劑能在工程中使用。?4、流體與顆粒之間傳熱、傳質(zhì)速率也較其余接觸方式為高。?5、由于流—固系統(tǒng)中孔隙率的變化可以惹起顆粒曳力系數(shù)的大幅度變化，以致在很寬的范圍內(nèi)均能形成較旺盛的床層。所以流態(tài)化技術(shù)的操作彈性范圍寬，單位設(shè)施生產(chǎn)能力大，設(shè)施構(gòu)造簡單、精心整理精心整理造價(jià)低，符合現(xiàn)代化大生產(chǎn)的需要。??流化床反響器的弊端??1、氣體流動(dòng)狀態(tài)與活塞流偏離較大，氣流與床層顆粒發(fā)生返混，以致在床層軸向沒有溫度差及濃度差。加之氣體可能成大氣泡狀態(tài)經(jīng)過床層，負(fù)氣固接觸不良，使反響的轉(zhuǎn)變率降低。所以流化床一般達(dá)不到固定床的轉(zhuǎn)變率。?2、催化劑顆粒間相互激烈碰撞，造成催化劑的損失和除塵的困難。?3、由于固體顆粒的磨蝕作用，管子和容器的磨損嚴(yán)重。?誠然流化床反響器存在著上述弊端，但優(yōu)點(diǎn)是主要的。流態(tài)化操作總的經(jīng)濟(jì)見效是有利的，特別是傳熱和傳質(zhì)速率快、床層溫度均勻、操作堅(jiān)固的突出優(yōu)點(diǎn)，關(guān)于熱效應(yīng)很大的大規(guī)模生產(chǎn)過程特別有利。?綜上所述，流化床反響器比較合用于下述過程：熱效應(yīng)很大的放熱或吸熱過程；要求有均一的催化劑溫度和需要精準(zhǔn)控制溫度的反響；催化劑壽命比較短，操作較短時(shí)間就需改換（或活化）的反響；有爆炸危險(xiǎn)的反響，某些可以比較安全地在高濃度下操作的氧化反響，可以提升生產(chǎn)能力，減少分別和精制的負(fù)擔(dān)。?流化床反響器一般不合用以下情況：要求高轉(zhuǎn)變率的反響；要求催化劑層有溫度分布的反響。???精心整理精心整理槳態(tài)床：??氣體以鼓泡形式經(jīng)過懸浮有固體細(xì)粒的液體(漿液)層，以實(shí)現(xiàn)氣液固相反響過程的反響器。漿態(tài)反響器中液相可以是反響物，也可以是懸浮固體催化劑的載液。??漿態(tài)反響器有兩種基本形式：其一是攪拌釜式，利用機(jī)械攪拌使?jié){液混淆，合用于固體含量高、氣體流量小或氣液兩相均為間歇進(jìn)料的場合；其二是三相流化床式，借助氣體上漲時(shí)的作用使固體懸浮，并使?jié){液混淆，防范了機(jī)械攪拌的軸封問題，尤適于高壓反響。?漿態(tài)反響器中有兩個(gè)流體相，所以操作方式比好多樣，比方氣液兩相均為連續(xù)出入料，氣液兩相均為間歇出入料，以及液相為間歇出入料而氣相為連續(xù)出入料等，可以適應(yīng)反響系統(tǒng)的不一樣要求。?與氣液固相反響過程常用的另一種反響器涓流床反響器比較,漿態(tài)反響器的優(yōu)點(diǎn)是：①在強(qiáng)放熱條件下,易保持溫度均勻；②采用細(xì)顆粒，使催化劑顆粒內(nèi)表面利用較充分；③當(dāng)液相連續(xù)出入料時(shí)，催化劑排出再生比較方便。其弊端是：①連續(xù)操作時(shí)返混嚴(yán)重，當(dāng)有串聯(lián)副反響存在時(shí)會(huì)使選擇性降低；②液固比平常較高，在有液相副反響時(shí)可使選擇性降低；③存在催化劑細(xì)粉的分別問題。??挪動(dòng)床：??精心整理精心整理一、挪動(dòng)床反響器的看法??固定床催化劑一般無法進(jìn)行連續(xù)再生，而流化床催化劑可以很好地進(jìn)行連續(xù)再生，但只合用于催化劑顆粒較小的工藝。催化劑顆粒大，難以形成流態(tài)化，為了使再生連續(xù)進(jìn)行，可以使用挪動(dòng)床。在挪動(dòng)床中，當(dāng)催化劑由于積炭而快速失活時(shí)，可經(jīng)過特制的閉鎖裝置，利用催化劑自己的重力，慢慢地將催化劑移出反響器。這些待再生的催化劑，經(jīng)過機(jī)械傳達(dá)或氣體輸送，進(jìn)入再生器自上而下地再生，再生過的催化劑則用同樣的方法，輸送回反響器，這樣實(shí)現(xiàn)了反響與再生的連續(xù)操作。這類系統(tǒng)，催化劑床層相當(dāng)于在系統(tǒng)挪動(dòng)，稱為挪動(dòng)床。這類反響器最先應(yīng)用于石油煉制的催化裂化工藝，今后又推行到連續(xù)催化重整工藝。??二、挪動(dòng)床反響器的特點(diǎn)??挪動(dòng)床反響器擁有以下特點(diǎn)：?1、連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)?催化劑跟著反響時(shí)間的增加，表面積炭相應(yīng)增加，活性下降。為了保證必定的反響速率，必定將積炭的催化劑移出反響器，不斷地補(bǔ)充新鮮的或再生過的催化劑，以保持催化劑的均勻活性，這類不中斷的過程，保證了反響系統(tǒng)操作的連續(xù)性。?2、可以在較苛刻的反響條件下堅(jiān)固運(yùn)轉(zhuǎn)?固定床的弊端之一是反響初期與末期的催化劑活性變化大，所以反響深度不一樣，以致產(chǎn)品的分布精心整理精心整理及產(chǎn)品的質(zhì)量都有差異，甚至影響到辦理量的變化。挪動(dòng)床反響器，由于催化劑活性可以調(diào)理，在必定范圍內(nèi)保持恒定，整個(gè)反響器也可以在較苛刻的條件下進(jìn)行，有利于充分利用催化劑的潛力，提升重整油的質(zhì)量。?3、較低的反響壓力?從理論上講，關(guān)于必定的空速及原料特點(diǎn)，反響壓力越低，重整油收率和氫純度就越高。同時(shí)壓力低對降低對設(shè)施的要求、減少投資是特別有利的，重整的發(fā)展歷史也表示了這點(diǎn)。固定床反響器的重整反響壓力為3.43MPa，第一代連續(xù)重整反響壓力為0.69~0.98MPa，第二代連續(xù)重整壓力只有0.29~0.49MPa。?4、操作比較復(fù)雜?挪動(dòng)床反響器工藝不太合適激烈放熱的反響。反響器、再生器中的催化劑向來都在流動(dòng)狀態(tài)，從上而下依賴重力流動(dòng)，提升可用氫氣或惰性氣體。為了保證整個(gè)系統(tǒng)的安穩(wěn)循環(huán)，對控制系統(tǒng)的要求較高，操作相應(yīng)比固定床反響器要復(fù)雜。???漿態(tài)床?漿態(tài)床反響器一般又叫三相床反響器。實(shí)驗(yàn)室這類反響器一般采用攪拌釜，工業(yè)上一般采用鼓泡淤漿床反響器，主要用于費(fèi)托合成，甲醇合成，二甲醚等。這類反響器一般催化劑為固相，反響物為氣體，內(nèi)有液相介質(zhì)。反響器內(nèi)最重要的內(nèi)件是：?反響器下方的氣體分布器，要求均勻分派原料氣，氣泡小而均勻，增強(qiáng)氣液傳質(zhì)，但又不可以有大的壓降；?精心整理精心整理反響器內(nèi)部的氣固分別裝置，用于分別細(xì)小催化劑和液體產(chǎn)物。?放熱反響的話，反響器內(nèi)熱量靠沸騰水產(chǎn)生蒸汽移熱。?優(yōu)點(diǎn)：?反響器構(gòu)造簡單，成本低，簡單大型化；?易于在線改換催化劑；?液相介質(zhì)熱容大，易于反響器內(nèi)部熱量分布均勻，催化劑床層不易飛溫，提升產(chǎn)物選擇性；?使用細(xì)顆粒催化劑，無內(nèi)擴(kuò)散影響，有利于提升產(chǎn)物選擇性；?反響器比較固定床反響器小得多，尾氣循環(huán)壓縮機(jī)能耗大大減小。?弊端：?催化劑顆粒小，且簡單磨損，會(huì)給操作帶來麻煩，所以液固分別裝置要求高；?氣相擁有必定程度返混，影響宏觀動(dòng)力學(xué)速率；????按操作方式分類??精心整理精心整理間歇操作反響器?在反響以前將原料一次性加入反響器中，直到反響達(dá)到規(guī)定的轉(zhuǎn)變率，即得反響物，平常帶有攪拌器的釜式反響器?優(yōu)點(diǎn)：操作彈性大，主要用于小批量生產(chǎn)??連續(xù)操作反響器?反響物連續(xù)加入反響器產(chǎn)物連續(xù)引出反響器，屬于穩(wěn)態(tài)過程，可以采用釜式、管式和塔式反響器?優(yōu)點(diǎn)：合適于大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)，生產(chǎn)能力較強(qiáng)，產(chǎn)質(zhì)量量堅(jiān)固易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作。??半連續(xù)操作反響器?起初將部分反響物在反響前一次加入反響器，其余的反響物在反響過程中連續(xù)或斷連續(xù)加入，或者在反響過程中將某種產(chǎn)物連續(xù)地從反響器中取出，屬于非穩(wěn)態(tài)過程?優(yōu)點(diǎn)：反響不太快，溫度易于控制，有利于提升可逆反響的轉(zhuǎn)變率??按流體流動(dòng)及混淆型式分類??精心整理精心整理造成三種反響器中流體流動(dòng)型態(tài)不一樣是由于物料在不一樣反響器中的返混程度不同樣。返混：是指反響器內(nèi)不一樣年紀(jì)的流體微元之間的混淆，返混代表時(shí)間上的逆向混淆。??平推流反響器?物料在長徑比很大的管式反響器中流動(dòng)時(shí)，假如反響器中每一微元體積里的流體以同樣的速度向前挪動(dòng)，此時(shí)在流體的流動(dòng)方向不存在返混，這就是平推流。?特點(diǎn)：各物料微元經(jīng)過反響器的逗留時(shí)間同樣,物料在反響器中沿流動(dòng)方向逐段向前挪動(dòng)