固定床氣一液一固實驗室反應釜,大體上能用三種方式操作,隨氣流和液流的·方向而定。氣體和液體能并流向下流動,并流向動,或逆向流動(通常是液體向下流動,氣流向動)。在每種流動條件下,流體動力學、傳質和傳熱條件是不同的,表1-4A列出了這類反應釜的應用實例。
浦流床反應釜是應用得廣泛的三相反應釜之一,這種反應釜,對加氮過程特別有利。在滴流床反應釜中,液流向下流動,以一種很薄的液膜形式通過填料,·而連續氣相以并流或逆流的形式,在填料間流動。正常的操作方式是氣流和液流并流向下流動。在工業用加氫反應器中,液速為3m/h. 為91.4 m/h(在標準溫度和壓力下,相應的氣速為16300-81075m/h)。這樣的速度范圍,比實臉室加氮滴流床反應釜所用的速度高一個數量級。
滴流床反應釜的優缺點列于表1-5。工業滴流床反應釜是在活塞流條件下操作,使催化劑充分地潤濕,因此,在單個反應釜中,可獲得高轉化率。滴流床反應釜的液固比(或液體稀留量)很小,因而使均相反應的影響降至,這一點對加氫脫硫反應是很重要的,因為,液休滯留量小,限度地降低了油的熱裂化或加氫裂化。在氣一液一固操作過程中,氣一液介面和液一固介面的傳質(或傳熱)阻力,都很重要,應予以分別處理。由于滴流床反應器中液膜很薄,故這兩種阻力能結合起來,使總的液膜阻力比其它類型的氣一液一固操作要小。滴流床通常是在流體并流向下流動的條件下操作,故無液泛問題。滴流操作產生的壓降比鼓抱流操作(流體并流向動或逆向流動)低,這使反應釜中氣體反應物的分壓均勻 (如加級過程中的級氣)。在整個反應釜內,保證催化荊表面有富級條件是很重耍的,眾所周知,催化捅表面級I不足,會引短催化劑很快地失活。
滴流床反應釜能按部分或完全汽相反應釜操作,使與反應物汽化有關的能耗降至。在加氫裂化反應、加氮和環丙烷異構化反應中,催化荊表面處于棍合流狀態。當滴流床反應釜中溫升明顯時(如加氫脫硫反應和加氮裂化反應),可在沿反應釜長度方向,引入一股或多股“驟冷流體”(一般用氫),能很容易地控制沮升。
滴流床反應釜的主要缺點是,‘在大型反應釜中,熱量的徑向混合不好,從而引起催化劑局部過熱,產生有害的影響,造成催化劑迅速失活,并使液膜過量汽化。在滴流床反應釜中,催化劑順粒不能太小,否則它會產生很大的起始壓降,并隨著催化劑的老化,加速壓降的升高。而大順粒催化劑,會產生明顯的順粒內擴散效應,如加級脫硫過程中,催化劑毛細孔口堵塞,將引起催化荊迅速失活。滴流床反應釜在低液速下操作,引起流動分布不均勻,如溝流、旁路,可能引起催化劑潤泣不完普,不利于反應釜操作。
對于一些反應,固定床反應釜是枉流體并流向動的狀態下操作。與滴流狀態不同,這種操作類型,一般用鼓泡流(在低液速和低氣速下)和脈動流(在高氣速下) 狀態來表征,通常,在鼓泡流狀態下操作。在SYNTHOIL煤液化工藝中,脈動流和噴淋流兩種狀態都采用,因此,固休反應物(煤》不會堵塞反應釜。在鼓泡流中,氣體是分散相,掖體是連續相。在脈動流中,氣體和流體脈動通過反應釜。在噴淋流狀態,氣體為連續相,掖體為分散相。
流體并流向動和流體并流向下流幼反應釜的比較。通過比較可以看出,在同樣的流動條件下,流體向動反應釜的棍合情又比流體向下流動反應釜更好(在徑向和軸向兩方面),氣掖傳質系數大,液體滯留量大,液體分布好,液體和固體間的傳熱好,固體順粒濃度低,固體堵塞較少(如煤掖化),有時催化劑壽命更長。可是與流體向下流動反應釜相比,壓降較高(反應物的總壓和分壓),轉化率較低(由于軸向混合),均相反應和順粒內擴散效應較多。在流體并流向下流動操作中,不會產生掖泛,可是在流體向動的操作中,卻可能產生液泛。
浦流床反應釜是應用得廣泛的三相反應釜之一,這種反應釜,對加氮過程特別有利。在滴流床反應釜中,液流向下流動,以一種很薄的液膜形式通過填料,·而連續氣相以并流或逆流的形式,在填料間流動。正常的操作方式是氣流和液流并流向下流動。在工業用加氫反應器中,液速為3m/h. 為91.4 m/h(在標準溫度和壓力下,相應的氣速為16300-81075m/h)。這樣的速度范圍,比實臉室加氮滴流床反應釜所用的速度高一個數量級。
滴流床反應釜的優缺點列于表1-5。工業滴流床反應釜是在活塞流條件下操作,使催化劑充分地潤濕,因此,在單個反應釜中,可獲得高轉化率。滴流床反應釜的液固比(或液體稀留量)很小,因而使均相反應的影響降至,這一點對加氫脫硫反應是很重要的,因為,液休滯留量小,限度地降低了油的熱裂化或加氫裂化。在氣一液一固操作過程中,氣一液介面和液一固介面的傳質(或傳熱)阻力,都很重要,應予以分別處理。由于滴流床反應器中液膜很薄,故這兩種阻力能結合起來,使總的液膜阻力比其它類型的氣一液一固操作要小。滴流床通常是在流體并流向下流動的條件下操作,故無液泛問題。滴流操作產生的壓降比鼓抱流操作(流體并流向動或逆向流動)低,這使反應釜中氣體反應物的分壓均勻 (如加級過程中的級氣)。在整個反應釜內,保證催化荊表面有富級條件是很重耍的,眾所周知,催化捅表面級I不足,會引短催化劑很快地失活。
滴流床反應釜能按部分或完全汽相反應釜操作,使與反應物汽化有關的能耗降至。在加氫裂化反應、加氮和環丙烷異構化反應中,催化荊表面處于棍合流狀態。當滴流床反應釜中溫升明顯時(如加氫脫硫反應和加氮裂化反應),可在沿反應釜長度方向,引入一股或多股“驟冷流體”(一般用氫),能很容易地控制沮升。
滴流床反應釜的主要缺點是,‘在大型反應釜中,熱量的徑向混合不好,從而引起催化劑局部過熱,產生有害的影響,造成催化劑迅速失活,并使液膜過量汽化。在滴流床反應釜中,催化劑順粒不能太小,否則它會產生很大的起始壓降,并隨著催化劑的老化,加速壓降的升高。而大順粒催化劑,會產生明顯的順粒內擴散效應,如加級脫硫過程中,催化劑毛細孔口堵塞,將引起催化荊迅速失活。滴流床反應釜在低液速下操作,引起流動分布不均勻,如溝流、旁路,可能引起催化劑潤泣不完普,不利于反應釜操作。
對于一些反應,固定床反應釜是枉流體并流向動的狀態下操作。與滴流狀態不同,這種操作類型,一般用鼓泡流(在低液速和低氣速下)和脈動流(在高氣速下) 狀態來表征,通常,在鼓泡流狀態下操作。在SYNTHOIL煤液化工藝中,脈動流和噴淋流兩種狀態都采用,因此,固休反應物(煤》不會堵塞反應釜。在鼓泡流中,氣體是分散相,掖體是連續相。在脈動流中,氣體和流體脈動通過反應釜。在噴淋流狀態,氣體為連續相,掖體為分散相。
流體并流向動和流體并流向下流幼反應釜的比較。通過比較可以看出,在同樣的流動條件下,流體向動反應釜的棍合情又比流體向下流動反應釜更好(在徑向和軸向兩方面),氣掖傳質系數大,液體滯留量大,液體分布好,液體和固體間的傳熱好,固體順粒濃度低,固體堵塞較少(如煤掖化),有時催化劑壽命更長。可是與流體向下流動反應釜相比,壓降較高(反應物的總壓和分壓),轉化率較低(由于軸向混合),均相反應和順粒內擴散效應較多。在流體并流向下流動操作中,不會產生掖泛,可是在流體向動的操作中,卻可能產生液泛。