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废气催化反应和装置类型选择

中山国净净化工程

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2018-09-27

    2.4.2 气固催化反应过程

  气固催化反应一般包括如下步骤: D反应物从气相主体扩散到催化剂颗粒外表面(外扩:散过程); ②反应物从催化剂颗粒外表面向微孔内扩散(内扩散过程); ③在催化剂内表面上被吸附,反应生成产物,产物脱附离开催化剂内表面(化学动力学控制过程); ④产物从备孔向外表面扩散(内扩散); 产物从外表面进人气相主体(外扩散).

反应组分的浓度差是使得这此步骤得以进行的主要推动力,反应组分在不同过程的浓度分布是不同的,上述几步中,速度最慢(阻力最大)者,决定着整个过程的总反应速度,称这一步为控制步骤。

2.4.3 气固催化反应装置类型与选择,

2.4.3.1 气固催化反应装置类型

工业应用的气固催化反应器按颗粒床层的特性 外为固定床催化反应器和流化床催化反,应器两大类,其中环境工程领域采用最多的是固定床催化反应器,它具有以下优点: ①床层内流体的轴向流动一般呈理想置换流动、反应速度较快,催化剂用量少,反应器体积小;②流体停留时间可以严格控制,温度分布可以适当调节,因而有利于提高化学反应的转化率和选择性; ③催化剂不易磨损,可长期使用,但床层轴向温度分布不均匀。

固定床催化反应器按温度条件和传热方式可分为绝执式与连续换热式;按反应器内气体,流动方向又可分为轴向式和径向式。常见的绝热式固定床反应器有单段式绝热反应器、多段式绝热反应器、列管式反应器、径向反应器等。

(1)单段式绝热反应器 它为一圆简体,内设栅板,其上均匀堆置催化剂。其结构简单、造价低,适合反应热效应小、对温度变化不敏感的反应。

(2)多段式绝热反应器 它是将多个单段式反应器串联起来,段间设有换热构件,以调节反应温度,并有利于气体的再分布。适于中等热效的反应。

(3)列管式反应器 其管内装催化剂,管间通热载体(水或其他介质),适于床温分布要求严格,反应热特别大的情况。

(4)径向反应器 径向反应器是近年来发展的一种固定床反应器。由于反应气流是径向穿过催化剂,它与轴向反应器相比,气流流程短,阻力降小,减低了动力消耗,因而可采用较细粒的催化剂,提高催化剂有效系数。径向反应器可认为是单层绝热反应的一种特殊形式。

2.4.3.2 气固反应装置的选择,

在工程实践上,必须结合实际情况,如工艺要求、物质条件等来设计反应装置或选择合适类型的反应装置,不必局限于结构形式。固定床反应装置的设计和选型应遵循的一般规则为: ①根据催化反应热的大小及催化剂的活性温度范围,选择合适的结构类型,保证床层温度控制在许可的范围内; ②床层阻力应尽可能小,这对其他气态污染物的净化尤为重要;③在满足温度条件前提下,应尽量使催化剂装填系数大,以提高设备利用率; ④反应装置应结构简单、便于操作,且造价低廉、安全可靠.


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