流化床反应器的设计概论..docVIP

焦 作 大 学 毕 业 论 文（设计） 题 目：　流化床反应器的设计概论 姓 名：　　　　　常青雪 年 级：　 1205062　　 院 系： 化工与环境工程学院 专 业：　 化学工程　 　 指导老师： 付金峰 完成时间： 2015年5月19日 目录 第一章 概述 2 1.1 流态化基本概念 2 1.1.1 概念 2 1.1.2流态化现象 4 1.1.3散式流态化和聚式流态化 5 1.1.4流化态过程中的不正常现象 7 第二章 流化床反应器的结构、参数及其工艺计算 9 2.1 理想流体的流化床的流化速度 9 2.1.1临界硫化速度 9 2.1.2操作流化速度 9 2.1.2流化床反应器结构 11 2.2 流化床反应器的床型 13 3.1 传质概率与传质微分方程 16 3.1.1 混合物组成的表示方法 16 3.1.2 传质的通量 17 3.2质量传递的基本方式 18 3.2.1 分子传质 18 3.2流化床的传热 21 第四章 数据处理及结论 23 4.1数据处理 23 4.1.1 质量衡算 23 4.1.2能量衡算 23 4.2.2流化床反应器的开发与放大 25 致谢 31 参考文献 32  第一章 概述 流化床反应器比较适用于强烈放热、催化剂易于失活的有机反应过程。在流化床反应器中工业催化剂除具有良好的活性、产品选择性和稳定性外，还必须满足一定的粒度分布要求并具有良好的硫化性能和耐磨性。流化床反应器的传质、传热效果好，升温降温时温度分布稳定，催化剂可以连续再生，反应器单位产量大，单位投资抵等优点。 1.1 流态化基本概念 1.1.1 概念 一般指固体流态化，又称假液化，简称流化，它是利用流动流体的作用，将固体颗粒群悬浮起来，从而使固体颗粒具有某些流体表观特征，利用这种流体与固体间的接触方式实现生产过程的操作，称为流态化技术，属于粉体工程的研究范畴。　 流态化技术是一种强化流体(气体或液体)与固体颗粒间相互作用的操作，如在直立的容器内间歇地或连续地加入颗粒状固体物料，控制流体以一定速度由底部通入，使其压力降等于或略大于单位截面上固体颗粒的重量，固体颗粒即呈悬浮状运动而不致被流体带走。 流化是一种利用流动流体的作用使固体颗粒群悬浮，从而使固体颗粒床层具有流体的某些表观特征的过程。当流体自容器下部经多孔分布板进入堆放固体颗粒的床层时，由于流体的流动及其与颗粒表面的摩擦，造成了流体通过床层的压降。随颗粒的性质、床层几何尺寸及流体速度不同，压降的大小也不相同，因而形成了不同类型的床层。这种现象称为流态化现象。 颗粒均匀分布在流体中并在各方向上作随机运床层表面平稳且清晰床层随流体表观流速的增加而均匀膨胀床层内出现组成不同的两个相，即含颗粒甚少的不连续气泡相，以及含颗粒较多的连续乳化相。乳化相的气固运动状况和空隙率，与起始流化状态相近。通过床层的流体，部分从乳化相的颗粒间通过，其余以气泡形式通过床层。增加流体流量时，通过乳化相的气量基本不变，而气泡量相应增加。气泡在分布板上生成，在上升过程中长大；小气泡会合并成大气泡；大气泡也会破裂成小气泡。气泡上升至床面时破裂，使床面频繁地波动起伏，同时将一部分固体颗粒抛撒到界面以上，形成一个含固体颗粒较少的稀相区；与此相对应，床面以下的床层称为浓相区。气泡的运动即使床层中的颗粒剧烈运动，也影响到气固间的均匀接触。美国学者R.H.威海姆和中国学者郭慕孙提出用下式计算的弗劳德数作为流态化类型的判据： ??流态化 式中 umf为起始流化速度；dP为粒径；g为重力加速度。Fr1时为聚式流态化，Fr1时为散式流态化。一般情况下，液固系统为散式流态化，气固为聚式流态化。 床层中出现气泡是聚式流态化的基本特征较小的气泡呈球形，较大的气泡呈帽形气泡的中心是基本上不含颗粒的空穴；气泡的外层称为晕，这是渗透着气泡气流的乳化相泡底有尾涡区，称为尾迹。尾迹的体积约为气泡体积的20%～30%。在气泡上升过程中，尾迹中的颗粒不断脱落，并不断引入新的颗粒。气泡上升到床面时发生破裂，尾迹中的颗粒撒于床面，返回乳化相中。腾涌是当气泡直径增大到接近于床层直径时的流态化现象。腾涌有两种形式:直径接近于床径的气泡沿床上升,颗粒从气泡边缘下降；气泡呈柱塞状，一段段床层由气泡推动着上升，当气泡到达床界面时，气泡破裂，床层塌落，颗粒成团或分散下落。腾涌严重影响流体与颗粒的相互接触，并加速颗粒和设备的磨损。颗粒粗及高径比大的床层，容易发生腾涌。沟流是指床层中出现通道，大量流体经此短路流过，使床层其余部分仍处于固定床状态（死床），严重地影响到流体与固体间的均匀接触。导