第一篇-流态化工程原理

流态化工程原理主讲：****1、固体流态化的基本概念流态化——固体粒子象流体一样进行流动的现象。除重力作用外，一般是依靠气体或液体的流动来带动固体粒子运动的。流态化的形成：流体自上而下流过催化剂床层时，根据流体流速的不同，床层经历三个阶段：固定床阶段：u0＜umf时，固体粒子不动，床层压降随u增大而增大。流化床阶段：umf≤u0≤ut时,固体粒子悬浮湍动,床层分为浓相段和稀相段，u增大而床层压降不变。输送床阶段：u0＞ut时,粒子被气流带走,床层上界面消失,u增大而压降有所下降。umf——临界流化速度，是指刚刚能够使固体颗粒流化起来的气体空床流速度，也称最小流化速度。ut——带出速度，当气体速度超过这一数值时，固体颗粒就不能沉降下来，而被气流带走，此带出速度也称最大流化速度。散式流化和聚式流化散式流化db/dp＜1db——气泡直径dp——颗粒直径对于l-s系统，流体与粒子的密度相差不大，故umf一般很小，流速进一步提高时，床层膨胀均匀且波动很小，粒子在床内的分布也比较均匀，故称作散式流化态。颗粒越细，流体与固体的△ρ值越小，则越接近理想流化，流化质量也就越好。聚式流化db/dp＞10对于g-s系统，一般在气速超过Umf后，将会出现气泡，气速越高，气泡造成的扰动也越剧烈，使床层波动频繁，这种形态的流化床称聚式流化床。流化床中常见的异常现象沟流定义：气体通过床层时，其流速虽超过umf，但床内只形成一条狭窄，大部分庆层仍处于固定状态，这种现象称为沟流。沟流分局部沟流和贯穿沟流。危害：产生死床，造成催化剂烧结，降低催化剂使用寿命，降低转化率和生产能力。造成原因：颗粒太细、潮湿、易粘结；床层薄；气速过低或气流分布不合理；气体分布板不合理。消除方法：加大气速；干燥颗粒；加内部构件；改善分布板。大气泡和腾涌定义：聚式流化床中，气泡上升途中增至很大甚至于接近床径，使床层被分成数段呈活塞状向上运动，料层达到一定高度后突然崩裂，颗粒雨淋而下，这种现象称为大气泡和腾涌。危害：影响产品的收率和质量；增加了固体颗粒的机械磨损和带出；降低催化剂的使用寿命；床内构件易磨损。造成原因：L/D较大；u较大.消除方法：床内设内部构件；降低u压降：当dp/D＜1/20，L0/D＜2时，床层压降计算式较准确。由式可知：床层处于流化状态时，压降与流化速度无关。)()1()()1(fsfffsmfmfhghp流化速度临界流化速度umf带出速度ut操作速度u0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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流化床反应器结构反应器主体扩大段分离段浓相段锥底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扩大段流化床反应器结构包括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。以下为常见气体分布板形式。凹型筛孔板单个直孔泡帽气体分布装置：条形侧缝分布板直孔泡帽分布板直孔筛板锥型侧缝分布板锥型侧孔分布板锥型侧缝分布板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气体预分布器包括档网、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。外旋挡板内部构件：多旋挡板内旋挡板内部构件：横排管束换热器蛇管式换热器套管式换热器换热装置气固分离器作用：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。