相态耦合的两段式苯加氢反应器研究

【摘要】：本文对苯加氢液相反应和气相反应进行耦合,开发了相态耦合的两段式反应器。对反应器研究前,首先通过实验消除内、外扩散的影响后,对液相苯加氢的本征反应动力学进行研究。结果表明：液相反应对苯为0级,对氢为1级,内扩散阻力主要由氢在催化剂内传质过程引起。通过对实验数据的计算整理,分析了催化剂内扩散阻力形成的原因,并得到了内部效率因子、Thiele模数、液相中氢的有效扩散系数和综合扩散系数等有效数据,求得催化剂的曲节因子是3.12。并通过模拟得到液相中氢在不同粒径颗粒内浓度分布曲线,表明氢的内扩散阻力是苯加氢反应的控制因素。 依照苯加氢反应的特点设计两段式苯加氢多相反应器。在进行物料和能量衡算的基础上,测试了反应器工作性能,淤浆床反应器可节约所需能量约30%。考察氢气流量、反应温度和压力、进料浓度等反应条件的影响。液相苯加氢反应控制因素为反应压力;固定床反应温度是气相反应关键因素,并研究了反应物在催化剂孔隙内毛细冷凝对固定床反应的调节作用。