流化床反应器

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,固体流态化的基本概念,流化床反应器的结构,流化床,反应器,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：,u,0,u,mf,时，固体粒子不动，床层压降随,u,增大而增大。,流化床阶段：,u,mf,u,0,u,t,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：,u,0,u,t,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。,u,mf,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。,u,t,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,d,b,/,d,p,1,d,b,气泡直径,d,p,颗粒直径,对于,l-s,系统，流体与粒子的密度相差不大，故,u,mf,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,值越小，则越接近理想流化，流化质量也就越好。,聚式流化,d,b,/,d,p,10,对于,g-s,系统，一般在气速超过,U,mf,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,u,mf,，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,/D1/20，L,0,/D2,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。,流化速度,u,0,临界流化速度,u,mf,带出速度,u,t,操作速度,u,0,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：,泡帽侧缝分布板 泡帽侧孔分布板,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：,间接换热 列管式 单管式,套管式,换热方式 管束式,鼠笼式,蛇管式,直接换热,直接向床内喷水（如丁烯氧化脱氢流化床，效果很好）,换热装置,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。,