6.1流体在固定床内的传递特性
一、本次课主要内容
流体在固定床内的流动特性、固定床内径向传递特性、固定床催化反应器的特点及类型、固定床催化反应器的的设计要求、采用一维拟均相理想流动模型对反应器进行设计计算。
二、教学目的与要求
掌握流体在固定床内的流动特性、固定床催化反应器的特点及类型，了解采用一维拟均相理想流动模型对反应器进行设计计算。
三、教学重点难点
1、流体在固定床内的流动特性。
2、固定床催化反应器的特点及类型。
四、教学方法和手段
课堂讲授、提问、讨论；使用多媒体教学方式。
五、作业与习题布置
书后习题第1、2题
6.1流体在固定床内的传递特性
基本问题
• 温度、浓度分布，气相压降，转化率及催化剂用量
• 选择固定床反应器的原则－－什么反应需要用固定床反应器？
• 气固相催化反应首选－－非常普遍
• 如，合成氨、硫酸、合成甲醇、环氧乙烷乙二醇、苯酐及炼油厂中的铂重整等。
气体在催化剂颗粒之间的孔隙中流动，较在管内流动更容易达到湍流。气体自上而下流过床层。
床层空隙率εB：单位体积床层内的空隙体积（没有被催化剂占据的体积，不含催化剂颗粒内的体积）。
若不考虑壁效应，装填有均匀颗粒的床层，其空隙率与颗粒大小无关。
壁效应：靠近壁面处的空隙率比其它部位大。为减少壁效应的影响，要求床层直径至少要大于颗粒直径的8倍以上。
颗粒的定型尺寸－－最能代表颗粒性质的尺寸为颗粒的当量直径。对于非球形颗粒，可将其折合成球形颗粒，以当量直径表示。方法有三，体积、外表面积、比表面积。
• 体积：(非球形颗粒折合成同体积的球形颗粒应当具有的直径）
• 外表面积： (非球形颗粒折合成相同外表面积的球形颗粒应当具有的直径）
• 比表面积： (非球形颗粒折合成相同比表面积的球形颗粒应当具有的直径）
• 混合粒子的平均直径：（各不同粒径的粒子直径的加权平均）
气体流动通过催化剂床层，将产生压降。压降计算通常利用厄根（Ergun）方程：
可用来计算床层压力分布。
如果压降不大，在床层各处物性变化不大，可视为常数，压降将呈线性分布（大多数情况）。
例6.1 在内径为50mm的管内装有4m高的催化剂层，催化剂的粒径分布如表所示。
