流化床基础.ppt

流化床反应器结构 反应器主体 扩大段 分离段 浓相段 锥底 流化床反应器结构 锥底：一般锥角为90°或60° 作用：对进入气体起预分布作用、卸催化剂。 床层（浓相段）：床高与催化剂的装填量、气速有关，是反应器的有效体积。通常催化剂填充层的静止高度与流化床直径的比值很少超过1，一般接近于1。 分离段: 固体颗粒沉降 扩大段：降低气流速度以便有利于气固分离 工业生产中常见流化床反应器形式 工业生产中常见流化床反应器形式 工业生产中常见流化床反应器形式 产生气泡云，形成循环气流 小循环：乳相内，颗粒的无规则运动。 尾涡夹带颗粒上升床面上气泡破裂，颗粒下降。形成颗粒的大循环。 床层中气泡行为 当气体通过床层时一部分气体与颗粒之间组成乳化相，其余气体以气泡形式通过乳化相。由于气体上升速度与乳化相速度不同，存在明显的速度差异，气泡在上升过程中必然会挟带气泡周围一定量的乳化相物质。气泡在上升时其尾部形成负压，将吸入部分乳化相物质随其上升，这部分称尾涡。 气泡上升时气泡外侧一定厚度的乳化相将随气泡一起上升，这部分被称为气泡云。尾涡与气泡云统称为气泡晕。 流化床的理想鼓泡床模型 鼓泡床模型对流化床运动形态作如下简化: （1）认为床层主体部分气泡大小均一且均匀分布于床层之中。 （2）床层中乳化相处于起始流化状态，超过起始流化态的气体将以气泡形式通过床层。 （3）床层可分为气泡、气泡晕及乳化相三部分。在气泡、气泡晕和乳化相之间的传质过程是一个串联过程。 （4）在 时，进入稀相段的气体只有气泡破裂而逸出的气体，故稀相段气体组成与离开浓相段的气泡中气体组成相同。 * * 内部构件 为了传热或控制气——固间接触，常在床内设置内部构件。 气体预分布器 挡板 旋风分离器 气体分布板 气体预分布器和气体分布板。其作用是使气体均匀分布，以形成良好的初始流化条件，同时支承固体颗粒。以下为常见形式： 气体预分布器 同心圆锥壳式分布器 帽式分布器 充填式分布器 开口式分布器 弯管式分布器 * * 管栅分布器： 气体分布板与内部构件 1.分布板： 单层筛板 直形筛板 凹形筛板 多层筛板 夹层填料 泡帽板 侧缝锥帽 * * 泡帽侧缝分布板 * * ♂ 直孔泡帽分布板 * * 锥型侧缝分布板 * * 锥型侧孔分布板 * * 原则：气体分布方式很多，以分布均匀，防止积料，结构简单和材料节省为宜。 为保证流化均匀，稳定，分布板要有足够压降，一般选分布板压降 为床层压降 的10%～20%，开孔率约1%。 挡板 档网、档板和填充物等。 　　 作用：破碎气体在床层中产生的大气泡，增大g-s相间的接触机会，减少返混，从而增加反应速度和提高转化率。 外旋挡板 多旋挡板 内旋挡板 换热装置 横排管束换热器 蛇管式换热器 套管式换热器 气固分离器 作用：回收上升气流中不仅带的细粒和粉尘，并避免带出的粉尘影响产品的纯度 流化床的热传递 流化床的热量传递过程大体可分为：固体颗粒之间的热量传递；气体与固体之间的热量传递；床层与床壁（包括换热器）之间的热量传递。 由于流化床中颗粒处于高度运动状态，而固体的导热系数较大，因此传热速率很快。床层中温度基本上可以认为是一致的。 流化床层与器壁的给热系数直到目前为止仍只能通过将实验数据归纳成准数方程而获得。 流化床层与竖放的换热器器壁之间给热系数计算式为 注意： 是有单位的，其单位为s.cm-2 床层与横放的换热器器壁之间传热时，给热系数计算式为 水平管的给热系数比垂直管低5－15％，因此倾向于使用垂直管。 颗粒的导热系数和床高对给热系数影响不大； 给热系数随颗粒比热的增大而增大，随粒径的增大而降低； 流体的导热系数?对给热系数hw起最主要的影响，hw与?n成正比，n=1/2-2/3。 床层直径的影响难于判定； 床内管径小时给热系数大； 流化床反应器的结构 流化床反应器类型 按固体颗粒是否在系统内循环分 （1）单器流化床 （2）双器流化床 按床层的外型分 (1)圆筒形 (2)圆锥形 按床层中是否置有内部构件分 (1)自由床 (2)限制床 按反应器内层数的多少分 (1)单层 (2)多层 流 化 床 反 应 器气固相催化反应流化床反应器 流态化现象：使固体微粒通过与气体或液体接触而转变成类似流体状态的操作。 固体颗粒层与流体接触的不同类型： 流体流速增加 固定床 初始流态化 散式流态化 聚式流态化 腾涌 稀相流态化 液体 气体 流化床的基本概念 当通过床层