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简答题简述烃类气-固相催化氧化反应常用的反应器有哪些两种类型,各有何优缺点?
  • 烃类气—固相催化氧化反应器常用的有固定床反应器、流化床反应器。
    对于固定床反应器,常见的为列管式换热反应器。催化剂装填在管内,管间载热体循环以移出热量,载热体的类型和流量视反应温度而定。气体在床层内的流动接近平推流,返混较小,因此,特别适用于有串联式深度氧化副反应的反应过程,可抑制串联副反应的发生,提高选择性。同时,固定床反应器对催化剂的强度和耐磨性能的要求比流化床反应器低得多。固定床反应器的缺点是:结构复杂,催化剂装卸困难;空速较小,生产能力比流化床小;反应器内沿轴向温度分布都有一最高温度点,称为热点,在热点以前放热速率大于除热速率,因此轴向床层温度逐渐升高.热点以后则正好相反,热点的出现,使催化床层只有一小部分催化剂在最佳的温度下操作,影响了催化剂效率的充分发挥。
    流化床反应器床层内设置冷却管,内走载热体将反应热带出。该反应器结构简单,催化剂装卸容易,空速大;具有良好的传热速率,反应器内温度均一,温差小,反应温度易于控制;因易返混,原料组成可稍高于爆炸下限,以提高反应物浓度和生产能力,这一点对氧化反应尤其有吸引力。因此,流化床反应器比较适合用于深度氧化产物主要来自平行副反应,且主、副反应的活化能相差甚大的场合。但流化床反应器内轴向返混现象严重,有些反应物在反应器内停留时间短,而有些产物停留时间又太长,串联副反应严重,不利于高转化率的获得;另外催化剂在床层中磨损严重,因此对催化剂强度要求高,系统中需配备高效率的旋风分离器以回收催化荆粉末;气体通过催化剂床层时,可能有大气泡产生,导致气一固接触不良,反应转化率下降。
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