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有催化剂流动反应器 反应工程的结构 * 第六章　流化床反应器 （Fluidized Bed ） 液性： 　液面 　静压 　流通器 　黏度 Umf （临界速度）的估算： 固定床磨擦阻力＝砂子重时床层托起，此时U0为Umf 第一节 流态化现象 Ergun公式 砂子重 △P =砂子重时U即为Umf P219 计算Umf有几十种公式，但 ， 不准，dp不均一，与床壁有摩擦力，很难计算 简易经验式 小粒子 大粒子 ?mf dp 0.7 0.4 Ut （带出速度）的计算 粒子重力＝气流摩擦阻力，此时粒子被带走，气速U为Ut ? ? ? ? ? ? ? ? ? í ì ú ú ? ù ê ê ? é - = = ú ú ? ù ê ê ? é - = = - = = 2 / 1 3 / 1 2 2 2 / 1 2 ) ( 1 . 3 ) 5 0 . 2 Re 500 ( 43 . 0 ) ( 225 4 ) 500 Re 4 . 0 ( Re 10 18 ) ( ) 4 . 0 (Re Re 24 f f s t p D p f f s t p p D f s P t p p D g U E C d g U C g d U C r r r m r r r m r r 问题：为什么 　 , 临界流化时颗粒也是浮起来 颗粒＝摩擦力 对小颗粒 可达90 对大颗粒 可达10 更大颗粒，流化区很窄，很难操作。土豆流化 Spout Bed　喷床 Umf Ut 属流化区,此区内固体有流体的表现可为化工操作利用 空塔速U0=Umf 时，膨胀比R=1，床层高Lmf≈L0 Umf U0Ut 之间， 膨胀后的 R约为1.15~2之间 R与U0，dp，ρp 有关 按相态来分：乳相，泡相 散式——液固居多、或小颗粒气固Umf附近 聚式——气固居多、鼓泡床或沸腾床 固定床 Fixed bed 鼓泡流化床 Bubble Fludized 湍动床 Turbulent Fluidized 快床 Fixed bed 气力输送 Pneumatic conveying 0.2 0.4 0.6 快床颗粒的径向分布 颗粒含率 实际分布 模型分布 高度 快床 气力输送 湍动床 鼓泡流化床 气-固流态化的颗粒—密度分区图（P218） 不正常流化 节涌：小直径床，大颗粒 沟流：细颗粒 稀相输送 正常流化 △P≈△Pmf且有脉动 流化质量：流化均匀性 小幅度、高频率的△P波动较好 Geldart图 流态化现象的利用 固体粒子输送：比自来水、煤气管困难 　1940年石油催化裂化制汽油 　沸腾床焙烧FeS矿 　沸腾床烧煤粉（出灰方便） 细颗粒催化剂的利用 　消除内扩散 　固定床因有△P限制不能用 强放热反应 　氧化反应：萘氧化剂制苯酐需熔盐冷却 　丙烯氨氧化法制丙烯腈 缺点： CSTR：转化率甚至小于CSTR（气泡短路） 颗粒磨损：催化剂要贱，设备要被磨 气流出口分离粉尘，回收系统麻烦 副反应：∵RTD太宽 流化床的型式 自由床 构件床： 横板：苯氧化制苯酐 垂直：塔型,指状冷却官 多段床：煅烧石灰 催化裂化：提升管 喷动床(Spout Bed)：粮食加工、干燥 空气 尾气 燃料 石灰石 予热区 分解区 热回收区 催化裂化FCC 对抗失活措施(不包括研制新催化剂和用高纯反应原料) 对缓慢失活可缓慢提高反应温度使反应速度,反应转化率不变,这样能不影响全流程的操作. (但提高温度必将加速催化剂失活) 为此需按失活速度来选择反应器: 对中速或快速失活必须取出催化剂再生 中速失活时可选移动床: 快速失活时可选流化床: 如汽油的鉑催化重整 如重油的催化裂化 汽油+干气+焦碳 芳烃 流化床反应器适用场合 1)反应速快(细颗粒), 2)反应热大, 3)催化剂失活快 移动床 流化床、浆态床、悬浮床 输送床 第二节　气泡和乳相分析 气泡在分布板上形成： Row用X线观察，每秒约7个泡 气泡直径扩大： 泡因浮力上升速度　~ 当R由0→R* 时 气泡脱离分布板 气泡结构 UfUb 穿流 Uf~Ub UfUb 　　 Uf Uf 泡内外气体只靠扩散交换 产生气泡云，形成循环气流 乳相—E mulsion 气泡云—C loud 气泡—B ubble 尾涡—W ake 约占1/3气泡 气泡内原料通过B－C交换进入云相，再通过C－E交换进入乳相进行催化反应 单气泡（注入一个气泡）浮力与阻力平衡时 上升速度 泡相对于乳相速度为 鼓泡床内的气泡群速度 　乳相区为Umf 　当U0 （空塔