吸附反应器PPT文件格式下载.ppt

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在反应器内同时装有催化剂和吸附剂化剂和吸附剂,吸附剂能选择性地吸附某一产物。

吸附剂能选择性地吸附某一产物。

对于可逆反应则可使反应向正方向移动对于可逆反应则可使反应向正方向移动,从而提从而提高反应物的转化率；

对于不可逆反应由于吸附剂高反应物的转化率；

对于不可逆反应由于吸附剂的存在而改变了反应物的停留时间的存在而改变了反应物的停留时间,也可能提高反也可能提高反应物的转换率。

应物的转换率。

吸附吸附:

典型的表面现象典型的表面现象v吸附质吸附质吸附剂吸附剂吸附反应器的分类吸附反应器的分类吸附反应器常规吸附常规吸附反应器反应器变压反应变压反应器器色谱反应色谱反应器器变浓度吸附变浓度吸附反应器反应器常规吸附反应器常规吸附反应器缺点：

吸附剂缺点：

吸附剂要在反应器外要在反应器外部再生部再生固定床吸附反应器固定床吸附反应器应用应用v固定床反应器是化学工业中广泛应用的反应设固定床反应器是化学工业中广泛应用的反应设备备,它作为一种吸附装置已广泛用于环境保护中。

它作为一种吸附装置已广泛用于环境保护中。

目前目前,大部分的催化过程是在固定床反应器中进行大部分的催化过程是在固定床反应器中进行的的,如合成氨、三氧化硫合成、甲醇合成、乙烯氧如合成氨、三氧化硫合成、甲醇合成、乙烯氧化制、环氧乙烷、邻二甲苯氧化制苯酐等。

化制、环氧乙烷、邻二甲苯氧化制苯酐等。

移动床吸附反应器移动床吸附反应器

（1）应用应用v移动床可以应用在固体与流体间反应、传质、传热、机械移动床可以应用在固体与流体间反应、传质、传热、机械分离等场合。

固体颗粒可以做催化剂，也可以参与反应。

分离等场合。

v固体催化固体催化/气相反应气相反应：

催化重整：

催化重整、催化裂化、催化裂化、v烷基化烷基化v气固反应气固反应：

煤的汽化：

煤的汽化、固体的分解、固体的分解v尾气净化尾气净化尾气脱硫脱氮尾气脱硫脱氮v废水处理废水处理v热交换热交换通过固体和气体的接触进行通过固体和气体的接触进行v吸附粒状活性炭对糖液脱色精制尾气中氢气回收等吸附粒状活性炭对糖液脱色精制尾气中氢气回收等吸附性能两组分进行分离吸附性能两组分进行分离v除尘除尘高温高压有腐蚀性气体的除尘高温高压有腐蚀性气体的除尘

（2）展望展望近年来由于环境保护的需要，处理工业和生活废水费近年来由于环境保护的需要，处理工业和生活废水费气的量越来越大，以及在催化剂重整等过程中，要求催化气的量越来越大，以及在催化剂重整等过程中，要求催化剂连续再生，并且使系统能够在低压下操作，因此移动床剂连续再生，并且使系统能够在低压下操作，因此移动床反应和低压降的径向反应器的应用越来越广阔。

主要发展反应和低压降的径向反应器的应用越来越广阔。

主要发展方向分为如下几个方面：

方向分为如下几个方面：

v

（1）低压降的气固错流移动床）低压降的气固错流移动床v

（2）反应和分离向结合的移动床）反应和分离向结合的移动床v（3）模拟移动床吸附装置）模拟移动床吸附装置v（4）旋转式吸附分离装置）旋转式吸附分离装置v（5）用机械装置实现固体的移动）用机械装置实现固体的移动色谱反应器色谱反应器色谱反应器色谱反应器固定相固定相流动相流动相u催化剂催化剂u吸附剂吸附剂p载气载气p反应物反应物色谱反应器将反应和色谱分离结合而形成的耦合过程色谱反应器将反应和色谱分离结合而形成的耦合过程色谱反应器色谱反应器|反应物沿反应器移动时反应物沿反应器移动时,部分反应物转化为产物。

因反应物和部分反应物转化为产物。

因反应物和产物在固定相上吸附能力存在差异产物在固定相上吸附能力存在差异,它们在固定相中的停留时间它们在固定相中的停留时间不同不同,从而达到分离目的。

从而达到分离目的。

|反应既可发生在固定相，也可发生在流动相，或在两相中同反应既可发生在固定相，也可发生在流动相，或在两相中同时发生。

发生在流动相时，流动相中需含有催化剂；

发生在固时发生。

发生在固定相时，固定相需由催化剂和分离介质均匀混合而成。

定相时，固定相需由催化剂和分离介质均匀混合而成。

|色谱反应器的色谱反应器的主要缺点主要缺点是间歇操作。

为了实现连续操作是间歇操作。

为了实现连续操作,人们人们陆续开发了移动床色谱反应器和模拟移动床反应器。

陆续开发了移动床色谱反应器和模拟移动床反应器。

色谱反应器色谱反应器甲烷氧甲烷氧化偶联化偶联固定床反应器固定床反应器模拟移动床反应器模拟移动床反应器C甲烷甲烷/氧：

氧：

50:

1C温度：

温度：

998KCC2组分的收率组分的收率小于小于3%反应条件：

反应条件：

结论结论反应条件：

C温度：

1073K结论结论CC2组分的收率组分的收率大于大于50%应用实例应用实例变浓度吸附反应器变浓度吸附反应器变浓度吸附反应器把变浓度吸附与反应耦合在一起变浓度吸附反应器把变浓度吸附与反应耦合在一起.Sircar等利用变浓度吸附反应器等利用变浓度吸附反应器研究了吸附对丙酮水解研究了吸附对丙酮水解反应的影响。

反应器最初用甲醇充满反应的影响。

反应器最初用甲醇充满,接着进行吸附反应。

接着进行吸附反应。

当反应器出口处甲醇的浓度高于一定值时停止进料当反应器出口处甲醇的浓度高于一定值时停止进料,分别分别用乙酸、水、甲醇逆向冲洗之后开始下一循环。

反应温度用乙酸、水、甲醇逆向冲洗之后开始下一循环。

反应温度为为308K时时,丙酮的转化率为丙酮的转化率为31.14%。

而相同温度下丙酮的。

而相同温度下丙酮的平衡转化率为平衡转化率为20.19%。

此类反应器主要是对液相反应有效此类反应器主要是对液相反应有效,因此这类反应器将在因此这类反应器将在生物化工方面有广泛的应用前景。

如果采用多塔操作生物化工方面有广泛的应用前景。

如果采用多塔操作,则可则可以实现连续操作。

以实现连续操作。

变压反应器变压反应器Z变压吸附变压吸附（pressureswingadsorption,简称简称PSA）是一种是一种高效分离气体混合物的新方法，是基于吸附剂在不同压高效分离气体混合物的新方法，是基于吸附剂在不同压力对不同组分吸附量的差异而达到分离目的。

力对不同组分吸附量的差异而达到分离目的。

能耗低，产品纯度高能耗低，产品纯度高环境效益好环境效益好工艺流程简单，工艺流程简单，自动化程度高自动化程度高装置调节能力强，装置调节能力强，操作弹性大操作弹性大吸附剂使用周期长吸附剂使用周期长变压吸附变压吸附的特点的特点装置可靠性高装置可靠性高变压反应器变压反应器变压吸附反应器变压吸附反应器（pressureswingreactor，简称，简称PSR）是一种集是一种集变压吸附与反应于一身的新型多功能反应器。

又称为周期分离变压吸附与反应于一身的新型多功能反应器。

又称为周期分离反应器。

反应器。

PSR床层可以是单一的吸附床层，或单一的催化床层，床层可以是单一的吸附床层，或单一的催化床层，抑或是吸附剂与催化剂的混合。

抑或是吸附剂与催化剂的混合。

催化剂和吸附剂混装在反应器内催化剂和吸附剂混装在反应器内,在反应温度和操作压力下吸在反应温度和操作压力下吸附剂有选择地从反应区吸附某一产物附剂有选择地从反应区吸附某一产物（物理或化学吸附物理或化学吸附）,）,从反从反应器中流出纯度很高的产品应器中流出纯度很高的产品,然后降低反应压力使吸附剂在反然后降低反应压力使吸附剂在反应器内得到再生。

应器内得到再生。

变压反应器变压反应器利用吸附剂的第一个性质，可实现对混合气体中某些组分的利用吸附剂的第一个性质，可实现对混合气体中某些组分的优先吸附而使其它组分得以提纯；

利用吸附剂的第二个性质，优先吸附而使其它组分得以提纯；

利用吸附剂的第二个性质，可实现吸附剂在低温、高压下吸附而在高温、低压下解吸再生，可实现吸附剂在低温、高压下吸附而在高温、低压下解吸再生，从而构成吸附剂的吸附与再生循环，达到连续分离气体的目的。

从而构成吸附剂的吸附与再生循环，达到连续分离气体的目的。

变压吸附原理变压吸附原理变压吸附吸附剂所具备的性质变压吸附吸附剂所具备的性质一、对不同组分的吸附能力不同一、对不同组分的吸附能力不同二、吸附质在吸附剂上的吸附容量随吸附质二、吸附质在吸附剂上的吸附容量随吸附质的分压上升而增加，随吸附温度的上升而下降。

的分压上升而增加，随吸附温度的上升而下降。

根据变压吸附的原理，在工业变压吸附根据变压吸附的原理，在工业变压吸附（PSA）（PSA）工艺中，吸附剂通常都是在常温和较高压力下，工艺中，吸附剂通常都是在常温和较高压力下，将混合气体中的易吸附组分吸附，不易吸附的组将混合气体中的易吸附组分吸附，不易吸附的组分从分从床层床层的一端流出，然后降低吸附剂床层的的一端流出，然后降低吸附剂床层的压力，使被吸附的组分脱附出来，从压力，使被吸附的组分脱附出来，从床层的另一端排出，从而实现床层的另一端排出，从而实现了气体的分离与净化，同时也了气体的分离与净化，同时也使吸附剂得到了再生。

使吸附剂得到了再生。

变压吸附（变压吸附（PSAPSA）大致过程）大致过程变压反应器变压反应器吸附床层吸附床层吸附床层怎样实现吸附分离的呢？

吸附床层怎样实现吸附分离的呢？

“顶出去顶出去”理论，容易被吸附的理论，容易被吸附的“顶顶”出不容易被吸附的。

出不容易被吸附的。

变压反应器变压反应器实验室研究实验室研究l甲烷水蒸汽重整反应甲烷水蒸汽重整反应CH4+H2OCO+3H2Hufton等把重整反应和变压等把重整反应和变压吸附分离耦合吸附分离耦合在一个操作单元内在一个操作单元内,直接生产出纯度很高的氢气。

在直接生产出纯度很高的氢气。

在H2O:

CH4=6:

1,反应温度为反应温度为723K、压力为、压力为0.14803MPa条件下条件下,用用PSR得到的产品含得到的产品含96%的的H2和和4%的的CH4,以及微量的以及微量的CO和和CO2,CH4的转化率为的转化率为82%。

高。

高于相同条件下固定床反应器的于相同条件下固定床反应器的CH4的转化率的转化率（28%）,并且产品中并且产品中HH22的含量为的含量为53%53%、CHCH44含量为含量为34%34%、COCO和和COCO22为为13%13%。

v虽然原料较廉价虽然原料较廉价,但采用传统的反应器则是不经济的。

但采用传统的反应器则是不经济的。

因为这一反应为吸热反应因为这一反应为吸热反应,因此必须在较高的温度下进行因此必须在较高的温度下进行,才能达到较高的转化率。

在才能达到较高的转化率。

在PSRPSR中中,由于吸附剂从反应区移走由于吸附剂从反应区移走水蒸汽而使二氧化碳的转化率大幅度提高水蒸汽而使二氧化碳的转化率大幅度提高,并且直接得到纯并且直接得到纯度很高的产品。

度很高的产品。

COCO2的转化率为的转化率为36%,CO36%,CO的纯度为的纯度为99%99%,压力约压力约为为0.148MPa0.