要合理地設計氣一液一固高溫高壓反應釜并建立模型,需要估算各種傳遞參數(動量、質盤和熱量),動力學參數,以及棍合參數。特別描要下列一些參數。
1.動狀態和流動均勻性的知識
反應釜內的混合特性和傳遞過程,關鍵取決子主要的流動狀態。流動狀態主要取決于氣相和液相的流速(三相流化床中還有固相)和它們的相對流向(并流向動,并流向下流動,或逆流),填充物的性質、大小和狀態,流體的特性及氣體、液體分配器性質。在三相流化床反應釜中,流勸狀態還取決于固體濃度,及反應釜長度和直徑。
反應釜放大時,流動狀態起很重要的作用。如果要使實驗室反應釜取得的數據應用到工業反應釜中,則這兩種反應釜的流動狀態應該相同。第六至第八章,介紹了各種固定床的流動狀態。
流動均勻性對于數據的重復性是很重要的.在工業反應釜中,難于獲得均勻的氣體分布。氣體的不均勻分布,能引起溝流或旁路,不利于反應釜的操作。此外,這些不均勻性對傳遞和棍合過程的影響難以估算,在小型反應釜中,低流速將產生不均勻的流動,但在反應器前面加一只緩沖器,就能得到均勻的流動。
2.壓降
為泵輸送費用占總操作費用的比重較大,因此,通過反應釜的壓降就成為一個重要參數。如第六至第九章所述,利用質量傳遞和動量傳遞過程的相似性,各種傳遞變量,如氣- 液和液一固傳質系數,可與壓降相關連。值得注意的是,壓降大會使反應釜中反應氣體分壓產生不良的變化。
3.各個相的滯留量
在反應釜特性中,滯留量是很重要的一個參數,如在實驗室滴流床反應釜中,液體滯留量對表觀反應動力學特性起重要的作用,當均相反應和催化反應同時發生時,液體滯留量對瀏定均相反應和催化反應的相對速率起很重要的作用,對于三相流化床反應釜,特別是固相為反應物時,固相滯留置對反應速率起很重要的作用,當然,有氣態反應物參與反應時,氣體滯留量總是對反應釜特性起著重要的作用。
一個相的滯留量,般定義為單位反應釜容積中,該相的容積。但對固定床反應釜來說,氣體和掖體的滯留盆,通常根據反應釜的空隙容積來定義。在固定床反應釜中,掖體滯留量,有時氣體滯留量,又分成兩部分:動態滯留量,這主要取決于氣體流速、液體流速、流體性質以及填充物的性質,以及靜態滯留量,,這主要取決子填料性質(如填料孔隙度)和流體特性。各個相的滯留量和各種三相反應釜裝置變量間的關系,將在第六至第九章中討論。
4.停留時間分布和軸向混合
在流素通過反應釜時,各流素之間發生微量和常量兩種傳質。對常量棍合過程,用各個流素的停留時間分布來表示其特性,通常認為只有常量混合對反應釜特性有重要的影響。在三相反應釜中,、要分別側賓每個流動相的停留時間分布,一般可用示晾技術來初定。反應釜操作必須要注意停留時間分布的作用。第三章討論了各種宏觀棍合模型,通常用它來關聯三相反應釜中各個相的停留時間分布。
5.氣一液傳質和傳熱
氣-液傳質對反應釜特性的影響,取決于反應系統的性質和反應釜中的流動條件。氣一液傳質系數和氣一液界面面積,是表征氣一液傳質的兩個重要參數,這兩個參數取決于流動條件、固體填料的性質和狀杰。
估算氣一液傳質速率,需要有吸收物的溶解度、.解吸物的溶解度及溶解度隨沮度變化的知識(即濃解熱的知識)。在有些反應中,如加級裂化,液體大量汽化,因此,為獲得加氫裂化裝里中的熱平衡,就份估算是沮度和壓力的函數的油汽化熱。對一個給定的反應系統,如果從文獻中查不到它的洛解度、洛解熱和汽化熱教據,則應該用實決方法求得。
6.顆粒內部的傳質和傳熱
Satterf ield提出的方法,考慮了顆粒內部傳質阻力和傳熱阻力對有效反應速率的影響,可適用于三相反應釜,這里不再重復。阻力的影響程度,取決于反應特性和催化劑性· 質。應該注意到,與氣一固或液一固反應不同,當催化劑順粒的微孔同時被氣相與掖相充滿時,氣一液一固反應釜變得很復雜。在這種情況下,根據靜態滯留量和催化劑總有效孔容,就能估算催化劑中氣相和液相的總傳質阻力和傳熱阻力。
7. 器璧傳熱
人們對固定床反應釜中氣戶滾流動時,流體-器壁間傳熱情況了解甚少。但對反應物并流向下流過固定床反應釜的特殊情況,人們進行了一些研究,這將在第六章中介紹。三相流化床中,淤漿與反應釜壁之間傳熱速率的研究已有過報道,表示傳熱速率特性的是淤漿和反應釜壁之間的對流換熱系數。在第九章中,將對三相淤漿反應釜傳熱系數的一些相互關系進行討論。
1.動狀態和流動均勻性的知識
反應釜內的混合特性和傳遞過程,關鍵取決子主要的流動狀態。流動狀態主要取決于氣相和液相的流速(三相流化床中還有固相)和它們的相對流向(并流向動,并流向下流動,或逆流),填充物的性質、大小和狀態,流體的特性及氣體、液體分配器性質。在三相流化床反應釜中,流勸狀態還取決于固體濃度,及反應釜長度和直徑。
反應釜放大時,流動狀態起很重要的作用。如果要使實驗室反應釜取得的數據應用到工業反應釜中,則這兩種反應釜的流動狀態應該相同。第六至第八章,介紹了各種固定床的流動狀態。
流動均勻性對于數據的重復性是很重要的.在工業反應釜中,難于獲得均勻的氣體分布。氣體的不均勻分布,能引起溝流或旁路,不利于反應釜的操作。此外,這些不均勻性對傳遞和棍合過程的影響難以估算,在小型反應釜中,低流速將產生不均勻的流動,但在反應器前面加一只緩沖器,就能得到均勻的流動。
2.壓降
為泵輸送費用占總操作費用的比重較大,因此,通過反應釜的壓降就成為一個重要參數。如第六至第九章所述,利用質量傳遞和動量傳遞過程的相似性,各種傳遞變量,如氣- 液和液一固傳質系數,可與壓降相關連。值得注意的是,壓降大會使反應釜中反應氣體分壓產生不良的變化。
3.各個相的滯留量
在反應釜特性中,滯留量是很重要的一個參數,如在實驗室滴流床反應釜中,液體滯留量對表觀反應動力學特性起重要的作用,當均相反應和催化反應同時發生時,液體滯留量對瀏定均相反應和催化反應的相對速率起很重要的作用,對于三相流化床反應釜,特別是固相為反應物時,固相滯留置對反應速率起很重要的作用,當然,有氣態反應物參與反應時,氣體滯留量總是對反應釜特性起著重要的作用。
一個相的滯留量,般定義為單位反應釜容積中,該相的容積。但對固定床反應釜來說,氣體和掖體的滯留盆,通常根據反應釜的空隙容積來定義。在固定床反應釜中,掖體滯留量,有時氣體滯留量,又分成兩部分:動態滯留量,這主要取決于氣體流速、液體流速、流體性質以及填充物的性質,以及靜態滯留量,,這主要取決子填料性質(如填料孔隙度)和流體特性。各個相的滯留量和各種三相反應釜裝置變量間的關系,將在第六至第九章中討論。
4.停留時間分布和軸向混合
在流素通過反應釜時,各流素之間發生微量和常量兩種傳質。對常量棍合過程,用各個流素的停留時間分布來表示其特性,通常認為只有常量混合對反應釜特性有重要的影響。在三相反應釜中,、要分別側賓每個流動相的停留時間分布,一般可用示晾技術來初定。反應釜操作必須要注意停留時間分布的作用。第三章討論了各種宏觀棍合模型,通常用它來關聯三相反應釜中各個相的停留時間分布。
5.氣一液傳質和傳熱
氣-液傳質對反應釜特性的影響,取決于反應系統的性質和反應釜中的流動條件。氣一液傳質系數和氣一液界面面積,是表征氣一液傳質的兩個重要參數,這兩個參數取決于流動條件、固體填料的性質和狀杰。
估算氣一液傳質速率,需要有吸收物的溶解度、.解吸物的溶解度及溶解度隨沮度變化的知識(即濃解熱的知識)。在有些反應中,如加級裂化,液體大量汽化,因此,為獲得加氫裂化裝里中的熱平衡,就份估算是沮度和壓力的函數的油汽化熱。對一個給定的反應系統,如果從文獻中查不到它的洛解度、洛解熱和汽化熱教據,則應該用實決方法求得。
6.顆粒內部的傳質和傳熱
Satterf ield提出的方法,考慮了顆粒內部傳質阻力和傳熱阻力對有效反應速率的影響,可適用于三相反應釜,這里不再重復。阻力的影響程度,取決于反應特性和催化劑性· 質。應該注意到,與氣一固或液一固反應不同,當催化劑順粒的微孔同時被氣相與掖相充滿時,氣一液一固反應釜變得很復雜。在這種情況下,根據靜態滯留量和催化劑總有效孔容,就能估算催化劑中氣相和液相的總傳質阻力和傳熱阻力。
7. 器璧傳熱
人們對固定床反應釜中氣戶滾流動時,流體-器壁間傳熱情況了解甚少。但對反應物并流向下流過固定床反應釜的特殊情況,人們進行了一些研究,這將在第六章中介紹。三相流化床中,淤漿與反應釜壁之間傳熱速率的研究已有過報道,表示傳熱速率特性的是淤漿和反應釜壁之間的對流換熱系數。在第九章中,將對三相淤漿反應釜傳熱系數的一些相互關系進行討論。