流化床反應(yīng)器化學(xué)反應(yīng)過(guò)程與設(shè)備課程

1、固體流態(tài)化的基本概念 流態(tài)化固體粒子象流體一樣進(jìn)行流動(dòng)的現(xiàn)象。除重力作用外， 一般是依靠氣體或液體的流動(dòng)來(lái)帶動(dòng)固體粒子運(yùn)動(dòng)的。 n 流態(tài)化的形成： 流體自上而下流過(guò)催化劑床層時(shí)，根據(jù)流體流速的不同，床層經(jīng) 歷三個(gè)階段： 固定床階段：u0umf時(shí)，固體粒子不動(dòng)，床層壓降隨u增大而增大。 流化床階段：umfu0ut時(shí),固體粒子懸浮湍動(dòng),床層分為濃相段和 稀相段，u增大而床層壓降不變。 輸送床階段：u0 ut 時(shí),粒子被氣流帶走,床層上界面消失,u增大而 壓降有所下降。 umf臨界流化速度，是指剛剛能夠使固體顆粒流化起來(lái)的氣 體空床流速度，也稱(chēng)最小流化速度。 ut帶出速度，當(dāng)氣體速度超過(guò)這一數(shù)值時(shí)，

2、固體顆粒就不能 沉降下來(lái)，而被氣流帶走，此帶出速度也稱(chēng)最大流化速度。 n 散式流化和聚式流化 散式流化 db/dp1 db氣泡直徑 dp顆粒直徑 對(duì)于l-s系統(tǒng)，流體與粒子的密度相差不大，故umf一般很小，流速進(jìn) 一步提高時(shí)，床層膨脹均勻且波動(dòng)很小，粒子在床內(nèi)的分布也比較均 勻，故稱(chēng)作散式流化態(tài)。 顆粒越細(xì)，流體與固體的值越小，則越接近理想流化，流化質(zhì) 量也就越好。 聚式流化 db/dp10 對(duì)于g-s系統(tǒng)，一般在氣速超過(guò)Umf后，將會(huì)出現(xiàn)氣泡，氣速越高，氣 泡造成的擾動(dòng)也越劇烈，使床層波動(dòng)頻繁，這種形態(tài)的流化床稱(chēng)聚 式流化床。 流化床中常見(jiàn)的異?，F(xiàn)象 n 溝流 定義：氣體通過(guò)床層時(shí)，其流速雖

3、超過(guò)umf，但床內(nèi)只形成一條 狹窄，大部分慶層仍處于固定狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱(chēng)為溝流。溝流分局部 溝流和貫穿溝流。 危害：產(chǎn)生死床，造成催化劑燒結(jié)，降低催化劑使用壽命，降 低轉(zhuǎn)化率和生產(chǎn)能力。 造成原因： 顆粒太細(xì)、潮濕、易粘結(jié)；床層?。粴馑龠^(guò)低或氣 流分布不合理；氣體分布板不合理。 消除方法：加大氣速；干燥顆粒；加內(nèi)部構(gòu)件；改善分布板。 n大氣泡和騰涌 定義：聚式流化床中，氣泡上升途中增至很大甚至于接近床徑， 使床層被分成數(shù)段呈活塞狀向上運(yùn)動(dòng)，料層達(dá)到一定高度后突然崩 裂，顆粒雨淋而下，這種現(xiàn)象稱(chēng)為大氣泡和騰涌。 危害：影響產(chǎn)品的收率和質(zhì)量；增加了固體顆粒的機(jī)械磨損和帶 出；降低催化劑的使用壽命；

4、床內(nèi)構(gòu)件易磨損。 造成原因：L/D較大；u較大 消除方法：床內(nèi)設(shè)內(nèi)部構(gòu)件；降低u n 壓降： 當(dāng)dp/D1/20，L0/D2時(shí)，床層壓降計(jì)算式較準(zhǔn)確。 由式可知：床層處于流化狀態(tài)時(shí)，壓降與流化速度無(wú)關(guān)。 )()1 ()()1 ( fsfffsmfmf hghp n流化速度u0 臨界流化速度umf 帶出速度ut 操作速度u0 流化床反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)流化床反應(yīng)器的結(jié)構(gòu) n流化床反應(yīng)器類(lèi)型 按固體顆粒是否在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)分 （1）單器流化床 （2）雙器流化床 按床層的外型分 (1)圓筒形 (2)圓錐形 按床層中是否置有內(nèi)部構(gòu)件分 (1)自由床 (2)限制床 按反應(yīng)器內(nèi)層數(shù)的多少分 (1)單層 (2)多層 n

5、 工業(yè)生產(chǎn)中常見(jiàn)流化床反應(yīng)器形式 n 工業(yè)生產(chǎn)中常見(jiàn)流化床反應(yīng)器形式 n 工業(yè)生產(chǎn)中常見(jiàn)流化床反應(yīng)器形式 n流化床反應(yīng)器結(jié)構(gòu) 反應(yīng)器主體 擴(kuò)大段 分離段 濃相段 錐底 錐底：一般錐角為90或60 作用：對(duì)進(jìn)入氣體起預(yù)分布作用、卸催化劑。 床層（濃相段）：床高與催化劑的裝填量、氣速有關(guān)，是反應(yīng)器的有 效體積。通常催化劑填充層的靜止高度與流化床直徑的比值很少超過(guò) 1，一般接近于1。 分離段 擴(kuò)大段 n流化床反應(yīng)器結(jié)構(gòu) 包括氣體預(yù)分布器和氣體分布板。其作用是使氣體均勻分布，以形 成良好的初始流化條件，同時(shí)支承固體顆粒。以下為常見(jiàn)氣體分布板 形式： 凹型篩孔板 單個(gè)直孔泡帽 氣體分布裝置： 泡帽側(cè)縫分

6、布板 泡帽側(cè)孔分布板 氣體分布裝置： 條形側(cè)縫分布板直孔泡帽分布板 直孔篩板 錐型側(cè)縫分布板 錐型側(cè)孔分布板錐型側(cè)縫分布板 氣體預(yù)分布器 同心圓錐殼式分布器帽式分布器 充填式分布器開(kāi)口式分布器彎管式分布器 氣體預(yù)分布器 包括檔網(wǎng)、檔板和填充物等。 作用：破碎氣體在床層中產(chǎn)生的大氣泡，增大g-s相間的接觸機(jī)會(huì)， 減少返混，從而增加反應(yīng)速度和提高轉(zhuǎn)化率。 外旋擋板 內(nèi)部構(gòu)件： 多旋擋板內(nèi)旋擋板 內(nèi)部構(gòu)件： 間接換熱 列管式 單管式 套管式 換熱方式 管束式 鼠籠式 蛇管式 直接換熱直接向床內(nèi)噴水（如丁烯氧化脫氫流化床，效 果很好） 換熱裝置 橫排管束換熱器 蛇管式換熱器 套管式換熱器 換熱裝置 n氣固分離器 作用：回收上升氣流中不僅帶的細(xì)粒和粉塵，并避免帶出的粉塵影 響產(chǎn)品的純度。 聚式流化 db/dp10 對(duì)于g-s系統(tǒng)，一般在氣速超過(guò)Umf后，將會(huì)出現(xiàn)氣泡，氣速越高，氣 泡造成的擾動(dòng)也越劇烈，使床層波動(dòng)頻繁，這種形態(tài)的流化床稱(chēng)聚 式流化床。 n 工業(yè)生產(chǎn)中常見(jiàn)流化床反應(yīng)器形式 n 工業(yè)生產(chǎn)中常見(jiàn)流化床反應(yīng)器形式 錐底：一般錐角為90或60 作用：對(duì)進(jìn)入氣體起預(yù)分布作用、卸催化劑。 床層（濃相段）：床高與催化劑的裝填量、氣速有關(guān)，是反應(yīng)器的有 效體積。通常催化劑填充層的靜止高度與流化