控制小型固定床反應(yīng)器溫度的方法有哪些
流體通過(guò)靜態(tài)固體材料形成的床層反應(yīng)的裝置稱為固定床反應(yīng)器，尤其是氣體反應(yīng)材料通過(guò)固體催化劑形成的床層反應(yīng)的氣固催化反應(yīng)器，如煉油工業(yè)中的催化重整和天然氣轉(zhuǎn)化。與返混反應(yīng)器(如流化床)相比，固定床反應(yīng)器中的流體流動(dòng)接近水平流動(dòng)，因此可以使用少量催化劑和較小的反應(yīng)器體積來(lái)獲得較大的生產(chǎn)能力;此外，催化劑不易磨損，可長(zhǎng)期使用(除非失活)。然而，反應(yīng)器運(yùn)行期間涉及的質(zhì)量指標(biāo)，如選擇性，對(duì)床層溫度分布具有高度非線性依賴性。因此，溫度控制問(wèn)題已成為固定床反應(yīng)器的重點(diǎn)和難點(diǎn)。
大多數(shù)小型固定床反應(yīng)器為圓柱形，溫度沿軸向和徑向有一定的分布形式。為了不因溫度過(guò)高而損壞催化劑，首先控制反應(yīng)床的高溫。主要有三種方法：
(1) 反應(yīng)出口的溫度和濃度通過(guò)將部分進(jìn)料引入筒式反應(yīng)器的中間來(lái)控制。
(2) 反應(yīng)床的溫度峰值通過(guò)調(diào)節(jié)反應(yīng)器的回流來(lái)控制。仿真結(jié)果表明，在強(qiáng)干擾下，溫度峰值可以控制在要求的范圍內(nèi)。
(3) 采用補(bǔ)償法。溫度是一個(gè)滯后性很大的變量，如果不及時(shí)控制固定床反應(yīng)器的溫度，可能會(huì)因不穩(wěn)定而導(dǎo)致超溫或熄火。補(bǔ)償可以用于純滯后較大的過(guò)程，但這種方法需要知道比較對(duì)象的特性，這通常很難做到。
對(duì)于多變量固定床催化反應(yīng)過(guò)程，也可以采用經(jīng)典分析方法設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)，如頻域分析法、根軌跡分析法等，可以獲得良好的調(diào)節(jié)品質(zhì)。
固定床反應(yīng)器的另一個(gè)名字是填充床反應(yīng)器。固體通常是粒狀，堆積在一定高度(或厚度)的床層中。固體堆積形成的床層是靜止的，流體流經(jīng)床層，實(shí)現(xiàn)流體與固體的充分接觸，從而產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)。在操作過(guò)程中，廢水從反應(yīng)器底部引入，空氣和廢水一起引入反應(yīng)器。此類反應(yīng)器通常用于處理廢水，以去除含碳生化需氧量，也可用于廢水硝化。
這種反應(yīng)器用于合成、廢水處理和催化燃燒。數(shù)學(xué)模型很多，大致可分為準(zhǔn)均質(zhì)模型和非均質(zhì)模型。根據(jù)是否考慮返混，每種類型可分為非返混模型和返混模型，根據(jù)是否考慮反應(yīng)器的徑向濃度梯度和溫度梯度，可分為一維模型和二維模型。
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