氯化氢氧化反应的流化床过程强化开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

1氯化氢氧化反应器的研究进展

自deacon提出用空气直接催化氧化氯化氢制氯后,国外许多研究者围绕deacon法的催化剂、反应器及反应工艺等进行了大量的研究,国内目前对于氯化氢氧化的研究刚刚起步,仍有巨大的研究开发空间。在反应器开发方面,由于氯化氢氧化是强放热反应且具有强腐蚀性,因此对各种设计的反应器性能要求比较苛刻。为了达到实现重要工业元素循环经济的目的,更好地研究氯元素的回收利用。

1.1氯化氢氧化固定床反应器德国巴斯福(basf)公司[1-2]开发了在铜盐催化剂上的两段式固定床催化氧化法,见图1。催化剂采用陶瓷材料为载体,用浸渍法将铜、铁、碱金属氯化物负载于载体上制得,铜铁活性组分的负载量(质量分数,下同)为5%～20%,cu/fe原子比为1∶9～9∶1,cu/k、fe/na原子比为3∶1～1∶3。铜铁活性组分的负载量为5%～20%,催化剂的比表面积为2～80m2/g,反应压力为98～980kpa。先通过管线1在固定床中通入hcl气体,在340～400℃下反应,并可在加压静置条件下使hcl在催化剂上充分饱和吸收,反应生成的水或水汽通过管线2进行收集并排出,然后在370～400℃下用含氧气体再生催化剂并脱氯得到氯气,通过管线5送入后续处理,脱氯后用惰性气体经管线3进行冲洗;为维持装置运转通过管线6与换热器7将空气或惰性气体送入反应器,最终氯化氢的转化率也能达到99%,开发的带无机衬里的绝热固定床反应器能很好地避免腐蚀问题。在对过程进行动态模拟[3]时发现,导致催化剂过热的主要原因是由于反应物料的逆流接触,改用并流操作后,再以氮气稀释,能将反应温度控制在250～400℃以下。

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

本实验一开始使用光滑单管流化床，即内部表面光滑的单个流化床进行氯化氢氧化反应实验，分别考察了空时以及氯氧比和氯化氢转化率的关系。催化剂装填量为60g，流化温度430℃。

氯化氢氧化反应属于气固反应，对于在流化床中进行气固反应，当气速大于临界速度时，气泡就会出现，为了尽可能的破碎气泡，采用对流化床管刺毛刺的形式来破碎气泡。流化床放大的时候可以采用在床内加入内部构件的形式。

考虑到单台流化床更接近于全混流，返混严重，根据多级全混流串联模型更接近于平推流，想到使用两台流化床进行串联来减少反混。