第九章气液固三相反应工程PPT文档格式.ppt
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工工业业上上采采用用的的气气-液液-固固反反应应器器按按床床层层的的性性质质主要分成两种类型，即固体处于固定床和悬浮床。
主要分成两种类型，即固体处于固定床和悬浮床。
11/5/2022化学工业出版社化学工业出版社
（一）固定床气-液-固三相反应器滴滴流流床床或或称称涓涓流流床床反反应应器器是是固固定定床床三三相相反反应应器器，液液流流向向下下流流动动，以以一一种种很很薄薄的的液液膜膜形形式式通通过过固固体体催催化化剂剂，而而连连续续气气相相以以并并流流或或逆逆流流的的形形式式流流动，但多数是气流和液流并流向下，如下图示。
动，但多数是气流和液流并流向下，如下图示。
图图9-1固定床气固定床气-液液-固反应器类型固反应器类型（a）流体并流向下流动的固定床；
（）流体并流向下流动的固定床；
（b）流体逆流流动的固定床；
（）流体逆流流动的固定床；
（c）流体并流向上流动的固定床）流体并流向上流动的固定床11/5/2022化学工业出版社化学工业出版社工业滴流床反应器工业滴流床反应器：
气气体体在在平平推推流流条条件件下下操操作作，液液固固比比（或或液液体体滞滞留留量量）很很小小，可可使使均均相相反反应应的的影影响响降降至至最最低低，气气-液向下操作的滴流床反应器不存在液泛问题；
液向下操作的滴流床反应器不存在液泛问题；
滴流床三相反应器的压降比鼓泡反应器小。
优点优点11/5/2022化学工业出版社化学工业出版社工业滴流床反应器工业滴流床反应器：
在在大大型型滴滴流流床床反反应应器器中中，低低液液速速操操作作的的液液流流径径向向分分布布不不均均匀匀，并并且且引引起起径径向向温温度度不不均均匀匀，形形成成局局部部过过热热，催催化化剂剂颗颗粒粒不不能能太太小小，而而大大颗颗粒粒催催化化剂剂存存在在明明显显的的内内扩扩散散影影响响，由由于于组组分分在在液液相相中中的的扩扩散散系系数数比比在在气气体体中中的的扩扩散散系系数数低低许许多多倍倍，内内扩扩散散的影响比气的影响比气-固相反应器更为严重；
固相反应器更为严重；
可可能能存存在在明明显显的的轴轴向向温温升升，形形成成热热点点，有有时时可可能能飞温。
飞温。
缺点缺点11/5/2022化学工业出版社化学工业出版社
（二）悬浮床气
（二）悬浮床气-液液-固三相反应器固三相反应器固体呈悬浮状态的悬浮床气固体呈悬浮状态的悬浮床气-液液-固三相反应固三相反应器一般使用细颗粒固体，有多种型式，例如器一般使用细颗粒固体，有多种型式，例如:
机械搅拌悬浮式；
不带搅拌的悬浮床气不带搅拌的悬浮床气-液液-固反应器，以气体鼓泡固反应器，以气体鼓泡搅拌，又称为鼓泡淤浆反应器；
搅拌，又称为鼓泡淤浆反应器；
不带搅拌的气不带搅拌的气-液两相流体并流向上而颗粒不带液两相流体并流向上而颗粒不带出床外的三相流化床反应器；
出床外的三相流化床反应器；
具有导流筒的三相环流反应器。
11/5/2022化学工业出版社化学工业出版社悬悬浮浮床床气气-液液-固固三三相相反反应应器器由由于于存存液液量量大大，热热容容量量大大，并并且且悬悬浮浮床床与与传传热热元元件件之之间间的的给给热热系系数数远远大大于于固固定定床床，容容易易回回收收反反应应热热量量及及调调节节床床层层温度。
温度。
对对于于强强放放热热多多重重反反应应可可抑抑制制其其超超温温和和提提高高选选择率。
择率。
三三相相悬悬浮浮床床反反应应器器可可以以使使用用含含有有高高浓浓度度反反应应物物的的原原料料气气，并并且且仍仍然然控控制制在在等等温温下下操操作作，这这在在固固定定床床气气-固固相相催催化化反反应应器器中中由由于于温温升升太太大大而而不不可能进行。
可能进行。
11/5/2022化学工业出版社化学工业出版社三三相相悬悬浮浮床床反反应应器器使使用用细细颗颗粒粒催催化化剂剂，可可以以消消除除内内扩扩散散过过程程的的影影响响，但但由由于于增增加加了了液液相相，不不可可避避免免地地增增加加了了气气体体中中反反应应组组分分通通过过液液相相的的扩扩散散阻阻力力，并并且且要要考考虑虑所所采采用用的的液液相相热热载载体体对对原原在在固固定定床床中中反反应应的的气气体体和和固固体体催催化化剂剂是是否否具具有有不不良良的的影响。
影响。
三三相相悬悬浮浮床床反反应应器器易易于于更更换换和和补补充充失失活活的的催催化剂，但又要求催化剂耐磨损。
化剂，但又要求催化剂耐磨损。
11/5/2022化学工业出版社化学工业出版社1.机械搅拌鼓泡悬浮式三相反应器及特征机械搅拌鼓泡悬浮式三相反应器及特征利利用用机机械械搅搅拌拌的的方方法法使使催催化化剂剂或或固固体体颗颗粒粒保保持持悬悬浮浮状状态态，它它有有较较高高的的传传质质和和传传热热系系数数，对对于于三三相相催催化化反反应应和和含含高高粘粘度度的的非非牛牛顿顿型型流流体体的的反反应应系统尤为合适。
系统尤为合适。
通通过过剧剧烈烈搅搅拌拌，催催化化剂剂悬悬浮浮在在液液相相中中，气气体体和和颗颗粒粒催催化化剂剂充充分分接接触触，并并使使用用细细颗颗粒粒催催化化剂剂，可提高总体速率。
可提高总体速率。
11/5/2022化学工业出版社化学工业出版社该该类类反反应应器器操操作作方方便便且且运运转转费费用用低低，工工业业上上常常用用于于油油脂脂加加氢氢、有有机机物物的的氧氧化化等等过过程程，采采用用半半间间歇歇操操作作方方式式，气气相相连连续续通通入入反反应应器器，被被加加工工的的液相达到一定的转化率后，停止反应并卸料。
液相达到一定的转化率后，停止反应并卸料。
对于机械搅拌悬浮反应器，对于机械搅拌悬浮反应器，要注意要注意：
颗粒悬浮的临界转速；
允许的极限气速。
11/5/2022化学工业出版社化学工业出版社2.鼓泡淤浆床三相反应器的特征鼓泡淤浆床三相反应器的特征鼓鼓泡泡淤淤浆浆床床反反应应器器（BubbleColumnSlurryReactor,简简称称BCSR）的的基基础础是是气气-液液鼓鼓泡泡反反应应器器，即即在在其其中中加加入入固固体体，往往往往文文献献中中将将鼓鼓泡泡淤淤浆浆床床反反应器与气应器与气-液鼓泡反应器同时进行综述。
液鼓泡反应器同时进行综述。
11/5/2022化学工业出版社化学工业出版社作为催化反应器时，作为催化反应器时，鼓泡淤浆床反应器有下列鼓泡淤浆床反应器有下列优点优点：
使使用用细细颗颗粒粒催催化化剂剂，充充分分消消除除了了大大颗颗粒粒催催化化剂剂粒粒内内传传质质及及传热过程对反应转化率、收率及选择率的影响；
传热过程对反应转化率、收率及选择率的影响；
反反应应器器内内液液体体滞滞留留量量大大，热热容容量量大大，并并且且淤淤浆浆床床与与换换热热元元件件间间的的给给热热系系数数高高，容容易易移移走走反反应应热热，温温度度易易控控制制，床床层层可可处处于于等等温温状状态态，在在较较低低空空速速下下可可达达到到较较高高的的出出口口转转化化率率，并并且且可可以以减减少少强强放放热热多多重重反反应应在在固固定定床床内内床床层层温温升升对对降降低低选择率的影响；
选择率的影响；
可以在不停止操作的情况下更换催化剂；
催化剂不会象固定床中那样产生烧结。
11/5/2022化学工业出版社化学工业出版社作为催化反应器时作为催化反应器时鼓泡淤浆床反应器有下列要求及鼓泡淤浆床反应器有下列要求及缺点缺点：
要要求求所所使使用用的的液液体体为为惰惰性性，不不与与其其中中某某一一反反应应物物发发生生任任何何化化学学反反应应，在在操操作作状状态态下下呈呈液液态态，蒸蒸汽汽压压低低且且热热稳稳定定性性好好，不不易易分分解解，并并且且不不含含对对催催化化剂剂有有毒毒物物质质。
但但三三相相床床中中进进行行氧化反应时，耐氧化的惰性液相热载体的筛选是一个难点；
氧化反应时，耐氧化的惰性液相热载体的筛选是一个难点；
催化剂颗粒较易磨损，但磨损程度低于气催化剂颗粒较易磨损，但磨损程度低于气-固相流化床；
固相流化床；
气相呈一定程度的返混，影响了反应器中的总体速率。
11/5/2022化学工业出版社化学工业出版社?
Fan所所著著“气气-液液-固固流流态态化化工工程程”第第四四章章对对淤淤浆浆鼓鼓泡泡反反应应器器的的有有关关问问题题作作了了深深入入的的讨讨论论。
当当固固体体为为细细颗颗粒粒，淤淤浆浆的的性性能能可可作作为为拟拟均均相相（即即拟拟液液体体）处处理理时时，可可采采用用气气-液液鼓鼓泡反应器的有关理论；
泡反应器的有关理论；
?
Joshi等对气等对气-液液-固三相反应器的有关研究工作作了综述；
固三相反应器的有关研究工作作了综述；
Nigam及及Schumpe的的专专著著对对鼓鼓泡泡淤淤浆浆床床反反应应器器的的流流体体力力学学、传热、传质及工业应用作了详细的综述及讨论；
传热、传质及工业应用作了详细的综述及讨论；
本本教教材材第第九九章章第第四四节节对对鼓鼓泡泡淤淤浆浆床床反反应应器器的的流流体体力力学学，如如流流型型、固固体体完完全全悬悬浮浮的的临临界界气气速速、气气含含率率，和和传传递递过过程程，如如气气-液液界界面面的的气气相相和和液液相相传传质质及及浸浸没没表表面面的的淤淤浆浆床床的的传传热等问题做了较详细的介绍。
热等问题做了较详细的介绍。
相关的文献：
11/5/2022化学工业出版社化学工业出版社煤煤或或天天然然气气制制合合成成气气主主要要含含CO和和H2，经经费费-托托合合成成反反应应，再再经经加加氢氢或或异异构构化化反反应应，制制成成汽汽油油、柴柴油油、石石蜡蜡等等产产品品是是原原料料油油制制燃燃料料油油以以外外另另一一个个主主要要的的燃燃料料油油生生产产路路线线，又又称称间间接接液液化化。
费费托托合合成成一一般般选选择择压压力力0.53.0MPa，反反应应温温度度200350，决定于所使用催化剂的性质。
，决定于所使用催化剂的性质。
目目前前，在在费费-托托合合成成工工艺艺中中，大大部部分分采采用用鼓鼓泡泡淤淤浆浆床床反反应应器器，反反应应器器中中液液相相是是合合成成的的液液态态产产品品，存存在在需需将将细细颗颗粒粒催催化化剂剂从从液液相相产产品品分分离离的的技技术术问问题。
题。
实例11/5/2022化学工业出版社化学工业出版社3.3.气气-液并流向上三相流化床反应器液并流向上三相流化床反应器三三相相流流化化床床反反应应器器是是在在液液-固固流流化化床床的的基基础础上上，自自下下而
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