化學(xué)反應(yīng)工程 第二章

1、化學(xué)反應(yīng)工程 第二章第1頁，共83頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)42分，星期一第二章 氣固相催化反應(yīng)宏觀動力學(xué)反應(yīng)特點(diǎn)1）反應(yīng)物和產(chǎn)物均為氣體；2）使用固體催化劑，具有驚人的內(nèi)表面；3）反應(yīng)區(qū)在催化劑顆粒內(nèi)表面。反應(yīng)步驟反應(yīng)區(qū)在顆粒內(nèi)部，整個反應(yīng)過程是由物理過程和化學(xué)反應(yīng)過程組成的，反應(yīng)分5步進(jìn)行。1）反應(yīng)物從氣相主體擴(kuò)散到顆粒外表面外擴(kuò)散；2）反應(yīng)物從顆粒外表面擴(kuò)散進(jìn)入顆粒內(nèi)部的微孔道內(nèi)擴(kuò)散；3）反應(yīng)物在孔道的內(nèi)表面進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)分三步串聯(lián)而成： 反應(yīng)物在活性位上被吸附； 活性吸附態(tài)組分進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)； 吸附態(tài)產(chǎn)物的脫附4）反應(yīng)產(chǎn)物從內(nèi)表面上擴(kuò)散到顆粒外表面；5）反應(yīng)產(chǎn)物從顆粒外表面擴(kuò)

2、散到氣相主體。第2頁，共83頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)42分，星期一A （g） B（g）ABcAGcAS多相催化化學(xué)反應(yīng)過程步驟第3頁，共83頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)42分，星期一第二章 氣固相催化反應(yīng)宏觀動力學(xué)1）反應(yīng)物從氣相主體擴(kuò)散到顆粒外表面外擴(kuò)散；2）反應(yīng)物從顆粒外表面擴(kuò)散進(jìn)入顆粒內(nèi)部的微孔道內(nèi)擴(kuò)散；3）反應(yīng)物在孔道的內(nèi)表面進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)分三步串聯(lián)而成： 反應(yīng)物在活性位上被吸附； 活性吸附態(tài)組分進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)； 吸附態(tài)產(chǎn)物的脫附4）反應(yīng)產(chǎn)物從內(nèi)表面上擴(kuò)散到顆粒外表面；5）反應(yīng)產(chǎn)物從顆粒外表面擴(kuò)散到氣相主體。第1、5步稱為外擴(kuò)散過程，第2、4步稱為內(nèi)擴(kuò)散過程，第3步稱

3、為本征動力學(xué)過程。在顆粒內(nèi)表面上發(fā)生的內(nèi)擴(kuò)散和本征動力學(xué)是同時進(jìn)行的，相互交織在一起，因此稱為擴(kuò)散反應(yīng)過程。第4頁，共83頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)42分，星期一第二章 氣固相催化反應(yīng)宏觀動力學(xué)宏觀動力學(xué)氣固相催化反應(yīng)速率，是反應(yīng)物和反應(yīng)產(chǎn)物在氣相主體、固體顆粒外表面和內(nèi)表面上進(jìn)行物理過程和化學(xué)過程速率的“總和”，稱之為總體速率。 氣固相催化反應(yīng)動力學(xué)包含了物理過程和化學(xué)反應(yīng)過程，稱之為宏觀動力學(xué)，其速率稱為總體速率。本章主要內(nèi)容討論 氣固相催化反應(yīng)宏觀動力學(xué)的基本理論，主要內(nèi)容有以下幾方面。1）催化劑顆粒內(nèi)氣體的擴(kuò)散；2）催化劑顆粒內(nèi)擴(kuò)散反應(yīng)過程的關(guān)聯(lián)方法內(nèi)擴(kuò)散有效因子；3）宏觀動力

4、學(xué)方程，或稱之為總體速率方程的建立。第5頁，共83頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)42分，星期一第一節(jié) 氣固相催化反應(yīng)的宏觀過程 21 氣固相催化反應(yīng)過程中反應(yīng)組分的濃度分布設(shè)某反應(yīng)的關(guān)鍵組分為A；催化劑為球形，關(guān)徑Rp；顆粒內(nèi)活性組分均勻分布；顆粒外表面有滯流邊界層；A在氣相主體、顆粒外表面、內(nèi)表面的濃度分別為CAg 、CAs、 CAc；平衡濃度為CA*。外擴(kuò)散過程擴(kuò)散推動力：CAg CAsCA 是直線分布擴(kuò)散反應(yīng)過程CA為內(nèi)擴(kuò)散過程和反應(yīng)過程的表觀濃度，是一條曲線。在以后的學(xué)習(xí)過程中會得到證明。第6頁，共83頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)42分，星期一第一節(jié) 氣固相催化反應(yīng)的宏觀過程

5、 22 內(nèi)擴(kuò)散有效因子與總體速率1.內(nèi)擴(kuò)散有效因子在催化劑顆粒內(nèi)部，反應(yīng)物的內(nèi)擴(kuò)散過程和化學(xué)反應(yīng)過程同時進(jìn)行，擴(kuò)散反應(yīng)過程的表觀結(jié)果是使A的濃度下降，A的濃度分布見圖21當(dāng)為等溫過程，即整個顆粒上溫度是均勻的，顆粒外表面的濃度比顆粒內(nèi)部任一點(diǎn)的都要大，所以按顆粒外表面濃度計(jì)算的反應(yīng)速率最大，越到顆粒內(nèi)部越小。距離0CACAgCASCACRp第7頁，共83頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)42分，星期一第一節(jié) 氣固相催化反應(yīng)的宏觀過程 的定義：單顆粒催化劑上實(shí)際反應(yīng)速率和按顆粒外表面濃度CAs計(jì)算的理論反應(yīng)速率之比值，稱之為內(nèi)擴(kuò)散有效因子，或內(nèi)表面 利用率，記作。 式中，ks為按單位內(nèi)表面積計(jì)算

6、的催化反應(yīng)速率常數(shù)；f( )為動力學(xué)方程中的濃度函數(shù)，CA隨徑向距離而變化；Si為單位體積催化床中催化劑的內(nèi)表面積。上式中，分子項(xiàng)是催化劑顆粒內(nèi)各活性點(diǎn)的反應(yīng)速率的總和，由于不可能建立f(CA)與S之間的函數(shù)關(guān)系，分子項(xiàng)是無法解析計(jì)算的。第8頁，共83頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)42分，星期一第一節(jié) 氣固相催化反應(yīng)的宏觀過程 在穩(wěn)定狀態(tài)下，反應(yīng)物由顆粒外表面擴(kuò)散進(jìn)入顆粒內(nèi)部的速率等于反應(yīng)物在整個顆粒內(nèi)部的反應(yīng)速率，因此，可以改寫為第9頁，共83頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)42分，星期一第一節(jié) 氣固相催化反應(yīng)的宏觀過程 2.總體速率通式在穩(wěn)定狀態(tài)下，反應(yīng)組分A從氣相主體擴(kuò)散通過滯流邊

7、界層到達(dá)顆粒外表面的速率和整個催化劑顆粒的實(shí)際反應(yīng)速率相等，即總體速率的通式如下： 式中：為總體速率；為外擴(kuò)散傳質(zhì)系數(shù)；為單位床層體積顆粒的外表面積。上式又稱為氣固相催化反應(yīng)宏觀動力學(xué)方程通式。第10頁，共83頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)42分，星期一第一節(jié) 氣固相催化反應(yīng)的宏觀過程 3.一級可逆反應(yīng)的總體速率方程顆粒的本征動力學(xué)方程若為一級可逆反應(yīng)，則有下式：于是得到： 第11頁，共83頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)42分，星期一第一節(jié) 氣固相催化反應(yīng)的宏觀過程 上式的物理含義為：如何求出，這是本章學(xué)習(xí)之重點(diǎn)。 第12頁，共83頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)42分，星期一第一節(jié)

8、 氣固相催化反應(yīng)的宏觀過程 當(dāng)顆粒的本征動力學(xué)方程為一級不可逆反應(yīng)時，則有下式于是：第13頁，共83頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)42分，星期一第一節(jié) 氣固相催化反應(yīng)的宏觀過程 23 催化反應(yīng)控制階段的判別一、判別條件及其速率簡化式 以一級可逆反應(yīng)為例,討論控制階段的判別條件及其總體速率的簡化式。對于一級可逆反應(yīng)，其總體速率方程為：對應(yīng)的各項(xiàng)所代表的物理含義為：第14頁，共83頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)42分，星期一第一節(jié) 氣固相催化反應(yīng)的宏觀過程 總體速率方程包含有外擴(kuò)散阻力、內(nèi)擴(kuò)散和化學(xué)反應(yīng)的阻力，這三部份阻力客觀存在，但它們之間的相對大小可能是不相上下，也可能是差別很大。如果

9、它們的相對大小不相上下，則不能忽略各部分阻力。如果它們的相對差別很大，則就可以忽略某一部分阻力，簡化速率方程。第15頁，共83頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)42分，星期一第一節(jié) 氣固相催化反應(yīng)的宏觀過程 本征動力學(xué)控制1）判別條件2）速率方程3）濃度分布第16頁，共83頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)42分，星期一第一節(jié) 氣固相催化反應(yīng)的宏觀過程 2.內(nèi)擴(kuò)散強(qiáng)烈影響1）判別條件2）速率方程3）濃度分布第17頁，共83頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)42分，星期一第一節(jié) 氣固相催化反應(yīng)的宏觀過程 3.外擴(kuò)散控制1）判別條件2）速率方程3）濃度分布第18頁，共83頁，2022年，5月20日

10、，22點(diǎn)42分，星期一第一節(jié) 氣固相催化反應(yīng)的宏觀過程 二、不可逆反應(yīng)外擴(kuò)散控制1.二級不可逆反應(yīng)若本征動力學(xué)方程為二級不可逆反應(yīng)，則有：所以：第19頁，共83頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)42分，星期一第一節(jié) 氣固相催化反應(yīng)的宏觀過程 2.n級不可逆反應(yīng)若為外擴(kuò)散控制，則CAs=0，則有：當(dāng)為外擴(kuò)散控制時，到達(dá)顆粒外表面的反應(yīng)組分在“一瞬間”就全部反應(yīng)掉，成線性關(guān)系。第20頁，共83頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)42分，星期一第二節(jié) 催化劑顆粒內(nèi)氣體的擴(kuò)散概述 氣固相催化反應(yīng)中的固體催化劑是多孔性的，內(nèi)部具有許多微孔，孔壁就是反應(yīng)面。反應(yīng)物只有進(jìn)入顆粒內(nèi)部才能起反應(yīng)。本節(jié)研究氣體在顆

11、粒內(nèi)的擴(kuò)散過程，這是氣固相催化反應(yīng)宏觀動力學(xué)的主要內(nèi)容之一。 顆粒外表面和顆粒內(nèi)部具有壓力差，但由于顆粒較?。ㄒ话銥閐35mm），壓力差忽略不計(jì)。在沒有壓力差的情況下氣體進(jìn)入顆粒內(nèi)部的傳質(zhì)方式是分子熱運(yùn)動，分子熱運(yùn)動的就是分子擴(kuò)散。分子擴(kuò)散是氣體進(jìn)入顆粒內(nèi)部的傳質(zhì)方式。第21頁，共83頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)42分，星期一第二節(jié) 催化劑顆粒內(nèi)氣體的擴(kuò)散分子擴(kuò)散的阻力主要來自兩方面：1）分子與分子之間的碰撞，使分子改變運(yùn)動方向；2）分子與孔壁間的碰撞，孔壁是剛性的，更易改變分子的運(yùn)動方向。這兩種碰撞不斷改變分子運(yùn)動的方向，使分子停滯不前，這就是分子擴(kuò)散的阻力。 在顆粒內(nèi)部存在著擴(kuò)散阻力

12、，使得越到顆粒中心處，分子數(shù)目就越少，反映在濃度上，該組分的濃度就越小。 如果沒有擴(kuò)散阻力，顆粒外表面處和顆粒內(nèi)部 的分子數(shù)是相同的，反映在濃度上，CAs=CAc，所以內(nèi)擴(kuò)散過程降低了反應(yīng)物在顆粒內(nèi)部的反應(yīng)濃度，使得顆粒內(nèi)表面沒有得到充分的利用，限制了反應(yīng)的進(jìn)行，因此，稱之為內(nèi)表面利用率更能說明其含義。第22頁，共83頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)42分，星期一第二節(jié) 催化劑顆粒內(nèi)氣體的擴(kuò)散24 催化劑中氣體擴(kuò)散的形式 目前普遍認(rèn)為，固體催化劑中氣體的擴(kuò)散形式有：分子擴(kuò)散、努森擴(kuò)散、構(gòu)型擴(kuò)散和表面擴(kuò)散。1.分子擴(kuò)散設(shè)有一單直圓孔，孔半徑為2ra。分子運(yùn)動的平均自由行程為。當(dāng)/2ra102時

13、，分子間的碰撞機(jī)率大于分子和孔壁的碰撞機(jī)率，擴(kuò)散阻力主要來自分子間的碰撞，這種擴(kuò)散稱之為分子擴(kuò)散。分子擴(kuò)散與孔徑無關(guān)。第23頁，共83頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)42分，星期一第二節(jié) 催化劑顆粒內(nèi)氣體的擴(kuò)散2.努森擴(kuò)散當(dāng)/2ra10時，分子和孔壁的碰撞機(jī)率大于分子間的碰撞機(jī)率，擴(kuò)散阻力主要來自分子和孔壁間的碰撞，這種擴(kuò)散稱之為努森擴(kuò)散。分子擴(kuò)散與孔徑有關(guān)。3.構(gòu)型擴(kuò)散當(dāng)催化劑的孔半徑和分子大小的數(shù)量級相同時，分子在徽孔中的擴(kuò)散系數(shù)將與分子構(gòu)型有關(guān)，稱之為構(gòu)型擴(kuò)散。一般工業(yè)催化劑的孔徑較大，可以不考慮構(gòu)型擴(kuò)散。4.表面擴(kuò)散 處于研究之中，對于高溫下的氣固相催化反應(yīng)，可不考慮表面擴(kuò)散。第24

14、頁，共83頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)42分，星期一第二節(jié) 催化劑顆粒內(nèi)氣體的擴(kuò)散25 分子擴(kuò)散系數(shù)（氣體中的分子擴(kuò)散）、雙組分氣體混合物中的分子擴(kuò)散系數(shù)設(shè)有A、B兩組分氣體混合物，無流動，作一維擴(kuò)散。則A在x方向的擴(kuò)散通量為：式中DAB為A在A、B混合物中的分子擴(kuò)散系數(shù)；CT為總濃度；一維情況：可以通過查文獻(xiàn)實(shí)驗(yàn)測 定經(jīng)驗(yàn)公式等途徑獲得第25頁，共83頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)42分，星期一(Stefan-Maxwell方程)式中，Y為各組分氣體體積麄，等壓時為摩爾分率；N為擴(kuò)散通量。2.A在靜止的n個組分中作分子擴(kuò)散第二節(jié) 催化劑顆粒內(nèi)氣體的擴(kuò)散二、多組分氣體混合物中的分子擴(kuò)

15、散系數(shù) 考慮一維擴(kuò)散，n個組分。流動系統(tǒng)，A在n個組分中的分子擴(kuò)散系數(shù)DAn一般反應(yīng)工程計(jì)算常用式（221）第26頁，共83頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)42分，星期一第二節(jié) 催化劑顆粒內(nèi)氣體的擴(kuò)散26 Knudsen擴(kuò)散系數(shù)Dk 單直圓孔，一維擴(kuò)散，努森擴(kuò)散系數(shù)Dk為：式中：ra為孔半徑；為平均分子運(yùn)動速度。式中M為擴(kuò)散組分的分子質(zhì)量。第27頁，共83頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)42分，星期一第二節(jié) 催化劑顆粒內(nèi)氣體的擴(kuò)散27 催化劑孔內(nèi)組分的綜合擴(kuò)散系數(shù) 在工業(yè)催化劑顆粒內(nèi)，既有分子擴(kuò)散，又有努森擴(kuò)散，稱之為綜合擴(kuò)散，綜合擴(kuò)散系數(shù)記作DAe。對于單直圓孔，綜合擴(kuò)散系數(shù)計(jì)算如下。多

16、組分系統(tǒng)組分A的綜合擴(kuò)散系數(shù)等壓，一維擴(kuò)散。第28頁，共83頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)42分，星期一第二節(jié) 催化劑顆粒內(nèi)氣體的擴(kuò)散2.雙組分系統(tǒng)A的綜合擴(kuò)散系數(shù)等壓，一維擴(kuò)散。當(dāng)或等摩爾逆向擴(kuò)散，第29頁，共83頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)42分，星期一第二節(jié) 催化劑顆粒內(nèi)氣體的擴(kuò)散28 催化劑顆粒內(nèi)組分的有效擴(kuò)散系數(shù)綜合擴(kuò)散包括了分子擴(kuò)散和努森擴(kuò)散，對于直圓孔可以計(jì)算綜合擴(kuò)散系數(shù)。催化劑顆粒內(nèi)的微孔結(jié)構(gòu)是相當(dāng)復(fù)雜的：不可能是直孔和圓孔，孔徑隨機(jī)而變；孔與孔之間相互交叉、相截；孔結(jié)構(gòu)無法描述?；诳捉Y(jié)構(gòu)的隨機(jī)性，只能以整個催化劑顆粒為考察對象，考慮催化劑顆粒的擴(kuò)散系數(shù)，即有效擴(kuò)散

17、系數(shù)DeffDeff是催化劑顆粒的一個表觀參數(shù)。Deff=DAef (孔結(jié)構(gòu))第30頁，共83頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)42分，星期一孔結(jié)構(gòu)模型和Deff單直圓孔模型顆粒內(nèi)均為單直圓孔，Deff=DAe簡化平行孔模型1）孔結(jié)構(gòu)a.具有內(nèi)壁光滑的圓直孔b.孔徑不等，平均半徑為Fc.小孔平行分布，和外表面成45o2）Deff=1/2DAe式中為催化劑顆粒的孔隙率，是孔容積和顆粒的總?cè)莘e之比。一般為0.5左右，故Deff n2 s s內(nèi)擴(kuò)散使選擇率降低n1=n2 s = s內(nèi)擴(kuò)散對選擇率無影響n1 s內(nèi)擴(kuò)散使選擇率升高第63頁，共83頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)42分，星期一第三節(jié) 內(nèi)

18、擴(kuò)散有效因子二、連串反應(yīng)B是目的產(chǎn)物。以一級不可逆反應(yīng)為例討論。當(dāng)不存在內(nèi)擴(kuò)散時：由可見：選擇性s顆粒內(nèi)部各點(diǎn)是不同的；反應(yīng)越深入顆粒中心，內(nèi)擴(kuò)散使選擇率越低第64頁，共83頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)42分，星期一第四節(jié) 氣固相間熱、質(zhì)傳遞過程對總體速率的影響220 外擴(kuò)散有效因子對于氣固相催化反應(yīng)，總體速率方程為由于外擴(kuò)散，使得A的濃度從降為對總體速率具有一定的影響，外擴(kuò)散阻力越大，則影響就越大。本節(jié)討論外擴(kuò)散過程對總體速率影響的判據(jù)。第65頁，共83頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)42分，星期一的大小反映了外擴(kuò)散過程對總體速率的影響程度。當(dāng)1,一、等溫、1條件下外擴(kuò)散過程對總體速

19、率的影響外擴(kuò)散有效因子（ksi）當(dāng)1時，總體速率為：外擴(kuò)散無影響時按催化劑外表面組成計(jì)算的反應(yīng)速率外擴(kuò)散有影響時按催化劑外表面組成計(jì)算的反應(yīng)速率若不存在外擴(kuò)散阻力時，理論總體速率為：的定義：外擴(kuò)散影響較小；也比要小得多，外擴(kuò)散影響較大。當(dāng)值較小時，第66頁，共83頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)42分，星期一2.一級不可逆反應(yīng)式中丹克萊爾準(zhǔn)數(shù)Damkhler number達(dá)姆堪勒準(zhǔn)數(shù)。由定義，一級不可逆反應(yīng)的為第67頁，共83頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)42分，星期一3.n級不可逆反應(yīng)n級不可逆反應(yīng)的總體反應(yīng)速率方程為即：，或：定義：則有： 由于：代入上式得：第68頁，共83頁，202

20、2年，5月20日，22點(diǎn)42分，星期一圖中，對于負(fù)一級反應(yīng)，總是大于1,表示此種反常動力學(xué)下，外擴(kuò)散過程總是加速了總體速率。第69頁，共83頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)42分，星期一氣固相催化反應(yīng)通常在固定床反應(yīng)器、流化床反應(yīng)器和移動床反應(yīng)器中進(jìn)行。一、固定床反應(yīng)器氣體反應(yīng)物通過靜止不同的固體催化劑所形成的固定床層而進(jìn)行反應(yīng)的裝置稱作固定床反應(yīng)器。表XX列出了一些主要的固定床催化反應(yīng)過程。第五節(jié) 氣固相催化反應(yīng)器概述第70頁，共83頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)42分，星期一第五節(jié) 氣固相催化反應(yīng)器概述表XX 主要固定床催化反應(yīng)過程基本化學(xué)工業(yè)石油化學(xué)工業(yè)烴類水蒸氣轉(zhuǎn)化一氧化碳變換一

21、氧化碳甲烷化氨合成二氧化硫氧化甲醇合成催化重整 異構(gòu)化二氯化烷 醋酸乙烯酯丁二烯 順酐苯酐 環(huán)已烷苯乙烯 加氫脫烷基第71頁，共83頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)42分，星期一固定床反應(yīng)器的主要優(yōu)點(diǎn)是床層內(nèi)流體的流動接近活塞流，可用較少量的催化劑和較小的反應(yīng)器容積獲得較大的生產(chǎn)能力，當(dāng)伴有串聯(lián)副反應(yīng)時，可獲得較高的選擇性。此外，結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、催化劑機(jī)械磨損小，因而固定床反應(yīng)器獲得了廣泛應(yīng)用。固定床反應(yīng)器有三種基本形式：絕熱式、多段絕熱式和列管（多管）式。第五節(jié) 氣固相催化反應(yīng)器概述第72頁，共83頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)42分，星期一1、絕熱式固定床反應(yīng)器尚可分為軸向反應(yīng)器

22、和徑向反應(yīng)器。軸向絕熱式固定床反應(yīng)器，如圖XX所示。這種反應(yīng)器結(jié)構(gòu)最簡單，它實(shí)際上就是一個容器，催化劑均勻堆置于床內(nèi)，預(yù)熱到一定溫度的反應(yīng)物料自上而下流過床層進(jìn)行反應(yīng)，床層同外界無熱交換。徑向絕熱式固定床反應(yīng)器，如圖XX所示。徑向反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)較軸向反應(yīng)器復(fù)雜，催化劑裝載于兩個同心圓構(gòu)成的環(huán)隙中，流體沿徑向流過床層，可采用離心流動或向心流動。徑向反應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn)是流體流過的距離較短，流道截面積圈套，床層阻力降較小。徑向反應(yīng)器適用于要求氣流通道截面大，但床層較薄。這時如采用軸向床，反應(yīng)器直徑將過于龐大，氣流均布也有困難。第五節(jié) 氣固相催化反應(yīng)器概述第73頁，共83頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)42

23、分，星期一第五節(jié) 氣固相催化反應(yīng)器概述第74頁，共83頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)42分，星期一2、多段絕熱式固定床反應(yīng)器系由多個絕熱床組成，段間可以進(jìn)行間接換熱，或直接引入氣體反應(yīng)物（或惰性組分）以控制反應(yīng)器內(nèi)的軸向溫度分布。圖XX是用于SO2轉(zhuǎn)化的多段絕熱反應(yīng)器，段間引入冷空氣進(jìn)行冷激。對于這類可逆放熱反應(yīng)過程，可通過段間換熱形成先高后低的溫度序列利于提高轉(zhuǎn)化率。第五節(jié) 氣固相催化反應(yīng)器概述第75頁，共83頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)42分，星期一第五節(jié) 氣固相催化反應(yīng)器概述第76頁，共83頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)42分，星期一3、列管式固定床反應(yīng)器，如圖XX所示。這種反應(yīng)器由多根管徑通常為2530的反應(yīng)管并聯(lián)構(gòu)成，管數(shù)可能多達(dá)萬根以上。管內(nèi)（或管間）裝催化劑，載熱體流經(jīng)管間（或管內(nèi)）進(jìn)行加熱或冷卻。此外，還可將上述基本形式的反應(yīng)器相互串聯(lián)，反應(yīng)器之間設(shè)換熱器或補(bǔ)充物料調(diào)節(jié)一下反應(yīng)器的入口溫度，但也有將列管式反應(yīng)器和絕熱式的反應(yīng)器互相組合的。第五節(jié) 氣固相催化反應(yīng)器概述第77頁，共83頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)42分，星期一第五節(jié) 氣固相催化反應(yīng)器概述第78頁，共83頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)42分，星期一二、流化床反應(yīng)器流化床反應(yīng)器是利用氣體或液體自下而