[工学]第六节 催化裂化流态化原理.pptVIP

网络规划 页岩油化工厂催化裂化技术讲座 辽宁石油化工大学 石油化工学院 页岩油化工厂催化裂化技术讲座 催化裂化工艺 第六节 流态化基本原理 一、流化床的形成和转化 1、流化床的转化 实验将发生如下现象： 当气速U较小时，床层内的催化剂颗粒不活动，处于堆紧状态，即处于固定床，只是随气体流速的增大，床层压将增加图AB段。 气速增大到一定程度时，床层开始膨胀，一些细粒在有限的范围内运动。 气速再增大到某个数值，如C点固体颗粒被气流带走，床层压降下降，气体再继续增大，被带出的粒子越多。最后被全部带出，压降为0。 临界流化速度umf。(又叫起始流化速度) 固体颗粒开始流化的最小速度。相当于B点的气速 终端速度ut(速度) 相当于C点的气速 u﹤umf 为固体床 umf﹤u﹤ ut 为流化床 uut 稀相输送（输送床） 在固体床阶段,粒子之间的空隙形成了许多曲曲弯弯的小通道。气体流过这些小通道时固摩擦阻力而产生压降摩擦阻力与气体的流速的平方成正比,固此气体流速越大,产生的床层压力降越大。 当气速增大到B点作用于床层的各力达到平衡,整个床层被悬浮起来而固体颗粒自由运动. (床层压降)×(床层截面积)=(床中固体重)-(固体所受浮力) 式中V(1-ε)Γ就是固体颗粒的重量,当没有加入和带出固体颗粒时,它是一个常数.结果在流化床的状态下 当u上升,V上升,ε上升,ΔP×F不变 又因为F不变,所以ΔP下降,利用ΔP不变可以通过测定流化床中不同高度的两点间的压差计算床层中的固体芷量或床密度。 2、气-固流态化域 我们把床层的不同流化状态叫流态化域。 ①散式流化床 当气体流速U0界于临界流化速度Umf和最小鼓泡速度Umb之间时，呈现散式流化状态。即Umf﹤U0 ﹤Umb。 ②鼓泡床 当气体流速U0界于最小鼓泡速度Umb和床层波动最大速度Uc。之间时。即Umb﹤U0 ﹤Uc。这时气速约在0.3m/s以下，床层内有气泡存在，但床层界面清晰。 ③湍流床 当操作气速U0超过床层波动最大气速Uc和床层波动开始稳定的气速Uk时。即U0﹥Uc﹥Uk。 床层波动趋于稳定，进入湍流床，这时气体速度一般约在0.6m/s以上，气泡数量增多，但气泡直径变小，携带到稀相的颗粒增多，床层界面变得模糊不清。 ④ 快速床 当操作气速超过快速床流化点速度Ufp低于载流点速度Upt时。即Ufp﹤U0﹤Upt。 这时床层中气泡消失，出现絮状颗粒团，在床内上下飘浮，时而解体，时而形成。床层密度随固体循环量的增加而增加，密相床已不能继续维持而被气流带走，此时必须靠一定的固体循环量来维持，密相床层的密度与固体循环量密切相关。烧焦也是此类。 ⑤ 输送床 当气速增加到载流点速度Upt以后快速床被破坏，则进入气力输送床阶段。 3、临界流化速度和终端速度 临界流化速度umf 终端速度 ut 当流体通过床层的速度大于固体颗粒在流体中的自由沉降速度时，颗粒就不再向下沉降，而将被流体带走，所以数值上与颗粒自由沉降速度相等的流体速度即为最大流化速度。 一个固体颗粒在静止的流体中沉降时，将受到3个力的作用。即：自身向下的重力，流体给予向上浮力和颗粒与流体之间因作相对运动而产生的向上摩擦阻力。其中重力和浮力对于一定的颗粒和流体是定值，而摩擦阻力则随颗粒的沉降速度加快而增大。固体颗粒是以等加速度向下沉降的，当沉降速度增加到三个力平衡时(即：重力-浮力=阻力)颗粒则将以等速下沉，此时的速度便是所谓的自由沉降速度或颗粒的终端速度Ut。 若固体颗粒是在向上运动的流体中沉降，则当流体速度达到颗粒的终端速度时，颗粒将悬浮在流体中，不再下沉。如果流体速度超过终端速度，颗粒则将会被流体带走。可见最大流化速度在数值上与颗粒的终端速度相等。 它们是与流化状态有关的参数学者给出一个这样计算公式： g-重力加速度,981cm/s2 uf-气体的粘度,pa·s 例9-1 根据给出的条件umf和ut 计算结果为： umf=0.075cm/s ut=5.37cm/s 鼓泡流化床 uf一