流化床催化反應(yīng)器是一種由殼體、氣體分布裝置、換熱裝置、氣固分離裝置、內(nèi)部構(gòu)件以及催化劑顆粒的加入和卸出裝置等組成的反應(yīng)器。殼體一般做成圓柱形,也有做成圓錐形的。反應(yīng)氣體從進(jìn)氣管進(jìn)入反應(yīng)器,經(jīng)氣體分布板進(jìn)入床層。
顧名思義氣體分布板的作用是為了使氣體分布均勻,分布板的設(shè)計(jì)必須保證不漏料也不堵塞,且安裝方便。床層設(shè)置內(nèi)部構(gòu)件(可以是擋板或擋網(wǎng)) 的目的在于打碎氣泡,改善氣固接觸和減小返混,流化床反應(yīng)器的換熱裝置,可以將換熱器裝在床層內(nèi),也可以在床層周圍裝設(shè)夾套,視熱負(fù)荷大小而定。2100433B
優(yōu)點(diǎn):①能實(shí)現(xiàn)固體物料的連續(xù)輸入和輸出;②特別適用于強(qiáng)放熱反應(yīng);③便于進(jìn)行催化劑的連續(xù)再生和循環(huán)操作。局限性:①目的產(chǎn)物的收率低;②反應(yīng)轉(zhuǎn)化率較低;③催化劑加速粉化,流失大;④經(jīng)驗(yàn)性操作,隨意性大。
流化床反應(yīng)器是一種利用氣體或液體通過(guò)顆粒狀固體層而使固體顆粒處于懸浮運(yùn)動(dòng)狀態(tài),并進(jìn)行氣固相反應(yīng)過(guò)程或液固相反應(yīng)過(guò)程的反應(yīng)器。在用于氣固系統(tǒng)時(shí),又稱沸騰床反應(yīng)器。流化床反應(yīng)器在現(xiàn)代工業(yè)中的早期應(yīng)用為20...
按流化床反應(yīng)器的應(yīng)用可分為兩類:一類的加工對(duì)象主要是固體,如礦石的焙燒,稱為固相加工過(guò)程;另一類的加工對(duì)象主要是流體,如石油催化裂化、酶反應(yīng)過(guò)程等催化反應(yīng)過(guò)程,稱為流體相加工過(guò)程。
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采用ANSYS軟件對(duì)光催化反應(yīng)器中管板與石英管之間的O形密封圈進(jìn)行了有限元分析,得到了壓縮率與接觸應(yīng)力之間的關(guān)系。通過(guò)載荷衰減實(shí)驗(yàn),再現(xiàn)了橡膠材料的粘彈性特性,并以此來(lái)驗(yàn)證O形密封圈在壓縮很短時(shí)間內(nèi)的接觸應(yīng)力和壓縮率的關(guān)系基本符合模擬所得結(jié)果,證明了模擬計(jì)算過(guò)程中超彈性材料假設(shè)的可行性,得出了衰減量與壓縮率之間的關(guān)系,并找到了適合該設(shè)備的壓縮率。
光催化反應(yīng)器的分類
光催化反應(yīng)器按光源的照射方式可分為非聚集式反應(yīng)器和聚集式反應(yīng)器!非聚集式反應(yīng)器可以采用電光源,也可以采用太陽(yáng)光源,光源大多垂直反應(yīng)面進(jìn)行照射!該反應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便,缺點(diǎn)是用電光源的反應(yīng)器運(yùn)行費(fèi)用過(guò)高,而用太陽(yáng)光的反應(yīng)器則反應(yīng)速率較慢!聚集式反應(yīng)器以太
陽(yáng)光作為光源,一般采用拋物槽或拋物面收集器來(lái)聚集太陽(yáng)光并輻射在能透過(guò)紫外光的中心管上!聚
集式反應(yīng)器能夠利用直射和反射的光線,在一定程度上克服了非聚集式反應(yīng)器的缺點(diǎn)!
光催化反應(yīng)器按催化劑的存在形式又可分為流
化床反應(yīng)器和固定床反應(yīng)器!在流化床反應(yīng)器中,催化劑粉末直接或負(fù)載在顆粒狀載體上后以懸浮態(tài)
存在于水溶液中,能隨待處理液發(fā)生翻滾、遷移!在固定床反應(yīng)器中,催化劑多負(fù)載在具有較大連續(xù)表面積的載體上,待處理液流過(guò)催化劑表面發(fā)生反應(yīng)!流化床反應(yīng)器結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單,催化劑與污染物接觸面積大,但催化劑難以回收,活性成分損失大,而且在水溶液中易于凝聚,因此很難成為一項(xiàng)實(shí)用的污水處理技術(shù)!固定床反應(yīng)器操作簡(jiǎn)單,廢水可循環(huán)處理,實(shí)現(xiàn)了催化與分離一體化,避免了催化劑的分離和回收過(guò)程!但在高溫?zé)Y(jié)過(guò)程中催化劑的多孔結(jié)構(gòu)和暴露在外的面積會(huì)發(fā)生變化,催化劑與液相的有效接觸面積較小,催化效率不高!目前,載體的選擇和催化劑固定技術(shù)已成為固定床反應(yīng)器研制過(guò)程中十分關(guān)鍵的環(huán)節(jié)!
光催化反應(yīng)器按照反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)和形狀又可分為平板型反應(yīng)器、淺池型反應(yīng)器、管式反應(yīng)器和環(huán)型
反應(yīng)器(或圓筒型反應(yīng)器)!還有一些其他類型的光催化反應(yīng)器,如光學(xué)纖維束反應(yīng)器等!
影響光催化反應(yīng)器效率的因素
影響光催化反應(yīng)器效率的因素很多,如光源(光源強(qiáng)度、波段與光照方式)、催化劑性質(zhì)(催化劑粒徑、類型與載體)、氧化劑種類待處理廢液性質(zhì)(廢液的初始濃度組成、CL值、抑制物含量)、溫度、廢液的流動(dòng)力學(xué)特征和停留時(shí)間等因素對(duì)反應(yīng)器的運(yùn)行都有影響,反應(yīng)器的整體設(shè)計(jì)要綜合考慮這些因素.
《催化反應(yīng)器工程》內(nèi)容簡(jiǎn)介:催化在綠色化學(xué)和低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展中起著很重要的作用,而催化反應(yīng)工程則對(duì)節(jié)能降耗減排作出直接的貢獻(xiàn)。本書作為《催化反應(yīng)工程基礎(chǔ)》一書的后續(xù)部分,介紹了催化反應(yīng)器工程、結(jié)構(gòu)催化劑和結(jié)構(gòu)反應(yīng)器、蜂窩獨(dú)居石催化劑和反應(yīng)器、酶和生物催化動(dòng)力學(xué)及其反應(yīng)器、電催化和光催化動(dòng)力學(xué)分析和反應(yīng)器等內(nèi)容。
全書共分6章,分別討論了工業(yè)主要?dú)夤虄上啻呋磻?yīng)器的模型和重要設(shè)計(jì)參數(shù)以及相關(guān)的設(shè)計(jì)問(wèn)題;氣液固三相催化反應(yīng)器內(nèi)的流體力學(xué)傳質(zhì)傳熱實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)、反應(yīng)器模型以及重要設(shè)計(jì)參數(shù)和設(shè)計(jì)方法;結(jié)構(gòu)催化劑和結(jié)構(gòu)催化反應(yīng)器蜂窩獨(dú)居石(陶瓷基和金屬基)催化劑和反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、特點(diǎn)、制備技術(shù),以及它們的重要工業(yè)應(yīng)用——汽車尾氣催化轉(zhuǎn)化器和煙道氣脫除污染氣體;酶和生物催化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)及其反應(yīng)器設(shè)計(jì);電催化過(guò)程動(dòng)力學(xué)和光催化過(guò)程動(dòng)力學(xué)以及它們實(shí)際應(yīng)用中的反應(yīng)器。
該書力求詳細(xì)介紹催化反應(yīng)器工程的重要內(nèi)容,為使讀者易于掌握和實(shí)際應(yīng)用,收集了大量實(shí)際例子。用較大的篇幅介紹催化反應(yīng)工程中快速發(fā)展的新領(lǐng)域,特別是結(jié)構(gòu)催化劑和結(jié)構(gòu)反應(yīng)器的重點(diǎn)——蜂窩獨(dú)居石催化劑和反應(yīng)器,以及酶和生物催化動(dòng)力學(xué)與反應(yīng)器和電、光催化反應(yīng)的特殊動(dòng)力學(xué)處理。因此本書可以作為高等學(xué)?;瘜W(xué)和化工及相關(guān)專業(yè)高年級(jí)本科生、研究生和教師的重要參考書,也是在相關(guān)企業(yè)從事工業(yè)催化反應(yīng)過(guò)程研究開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)的科技人員和操作管理人員的重要參考書。
若將氣固流化床比擬為沸騰中的液層,則處于流化狀態(tài)的顆粒群便相當(dāng)于沸騰中的液體本身,而穿過(guò)床層上升的氣泡便相當(dāng)與于沸騰液中的蒸汽泡,因此,此種流化床存在著一個(gè)特殊兩相物系。處于流化狀態(tài)的顆粒群是連續(xù)的,為連續(xù)相,又稱密相。氣泡是分散的,稱為分散相,又稱稀相。只要床層有明顯的上界面,便有稀密兩相共存,但一般稱此狀態(tài)的流化床為密相流化床。若氣速加大則床層上界面不存在,則稱此狀態(tài)的流化床為稀相流化床。在正常的氣固相流化床密相中氣體流動(dòng)很慢,幾乎為層流。氣泡與密相接觸的界面上則發(fā)生顆粒的猛烈沖擊,使泡內(nèi)、外的氣體都發(fā)生很大的湍動(dòng),因而加強(qiáng)了氣固間的接觸,有利于熱量與質(zhì)量傳遞。這是氣泡帶來(lái)的好處,但氣泡也會(huì)造成兩種不利的情況,即溝流和騰涌現(xiàn)象。 2100433B