第七章流化床反应器 7.1流化床中的两相运动 7,2流化床中的传热和传质 73流化床反应器的模拟和放大
第七章 流化床反应器 7.1 流化床中的两相运动 7.2 流化床中的传热和传质 7.3 流化床反应器的模拟和放大
7.1流化床中的两相运动 节 固定床 涌 起始流化 膨胀床 鼓泡床 床 输 散式 聚式 流体 流体 流体 流体 流体流体 19:31 图71-1流态化的各种状态
19:31 7.1 流化床中的两相运动 图7.1-1 流态化的各种状态 节 涌 床 Lf Lf L0 Lmf 流体 流体 流体 流体 流体 流体 固 定 床 起 始 流 化 膨 胀 床 散式 鼓 泡 床 聚式 气 力 输 送
概述 涴态化就是固体粒子像流体一样进行流动的现象 当流体向上流过颗粒床层时,如流速较低,则 流体从粒间空隙通过时粒子不动,这就是固定床; 如流速渐增,则粒子间空隙率将开始增加,床层体 积逐渐增大,而当流速达到某一限值,床层刚刚能 被流体托动时,床内粒子就开始流化起来了,这时 的流体空床线速称为起始流化速度(m) 19:31
19:31 一、概述 流态化 就是固体粒子像流体一样进行流动的现象 当流体向上流过颗粒床层时，如流速较低，则 流体从粒间空隙通过时粒子不动，这就是固定床； 如流速渐增，则粒子间空隙率将开始增加，床层体 积逐渐增大，而当流速达到某一限值，床层刚刚能 被流体托动时，床内粒子就开始流化起来了，这时 的流体空床线速称为起始流化速度 (umf )
对于液一固系统,流体与粒子的密度相差不 大,故um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,故称作散式流化床,但对气一固系统而言, 只有细粒(A类颗粒)床,才有明显的膨胀,待气 速达到起始鼓泡速度un后才出现气泡,而对较 粗颗粒系统(B类颗粒),则一旦气速超过um后, 就出现气泡,这些通称鼓泡床。气速愈高,气泡 的聚并及造成的扰动亦愈剧烈,使床层波动频 繁,因此这种形态的流化床称聚式流化床 19:31
19:31 对于液—固系统，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， 故称作散式流化床， 但对气—固系统而言， 只有细粒( A类颗粒 ) 床，才有明显的膨胀，待气 速达到起始鼓泡速度 umf 后才出现气泡， 而对较 粗颗粒系统( B类颗粒 )，则一旦气速超过 umf 后， 就出现气泡，这些通称鼓泡床。气速愈高，气泡 的聚并及造成的扰动亦愈剧烈， 使床层波动频 繁，因此这种形态的流化床称聚式流化床
在流化床中,床面以下的部分称密相床,床 面以上的部分因也有一些粒子被抛掷和夹带上去, 故称稀相床。密相床中形如水沸,故又称沸腾床 如床径很小、而床高与床径比较大时,气泡在上 升过程中可能聚并增大甚至达到占据整个床层截 面的地步,将固体粒子一节节地往上柱塞式地推 动,直到某一位置而崩落为止,这种情况叫做节 涌。但在大床中,这种节涌现象通常是不会发生 的 19:31
19:31 在流化床中，床面以下的部分称密相床，床 面以上的部分因也有一些粒子被抛掷和夹带上去， 故称稀相床。密相床中形如水沸，故又称沸腾床。 如床径很小、而床高与床径比较大时，气泡在上 升过程中可能聚并增大甚至达到占据整个床层截 面的地步，将固体粒子一节节地往上柱塞式地推 动，直到某一位置而崩落为止，这种情况叫做节 涌。但在大床中，这种节涌现象通常是不会发生 的
随着气速的加大,流化床中的湍动程度也跟 着加剧,压力脉动的幅值减小,此时的情况叫湍 流床,当气速超过了粒子的带出速度,时,粒子 就会被气流带走 19:31
19:31 随着气速的加大，流化床中的湍动程度也跟 着加剧，压力脉动的幅值减小，此时的情况叫湍 流床，当气速超过了粒子的带出速度ut时，粒子 就会被气流带走
流化床突出的优点 (1)传热效能高,而且床内温度易于维持均匀 (2)可方便地往来输送固体粒子 (3)可以使用细粒子催化剂,消除内扩散阻力,充分 发挥催化剂的效能 19:31
19:31 流化床突出的优点 (1)传热效能高，而且床内温度易于维持均匀一 (2)可方便地往来输送固体粒子 (3)可以使用细粒子催化剂，消除内扩散阻力，充分 发挥催化剂的效能
流化床缺点 (1)气流状况不均,气一固两相接触不够有效; (2)粒子运动基本上是全混式,影响产品质量的均 性,且转化率不高; (3)粒子的全混造成气体的部分返混,影响反应速 度和造成副反应的增加。 (4)粒子的磨损和带出造成催化剂的损失 19:31
19:31 流化床缺点 (2) 粒子运动基本上是全混式，影响产品质量的均一 性，且转化率不高; (4) 粒子的磨损和带出造成催化剂的损失。 (3) 粒子的全混造成气体的部分返混， 影响反应速 度和造成副反应的增加。 (1) 气流状况不均，气—固两相接触不够有效；
因此,是否选用流态化,确定怎样的操作条 件,都应当是在考虑了上述这些优缺点、并结合 反应的动力学特性加以斟酌后才能正确决定的 19:31
19:31 因此，是否选用流态化，确定怎样的操作条 件，都应当是在考虑了上述这些优缺点、并结合 反应的动力学特性加以斟酌后才能正确决定的
二、颗粒的流态化性能 颗粒的形状,尺寸和密度对其流态化的性能 影响极大。图7.1-2是根据密度和粒径来划分的颗 粒分类图。其中A,B类颗粒适于流化,尤其A类 (细颗粒因充气性好,床层中生成的气泡小,而 特别适合于催化过程。C类颗粒过细,粒间有粘 附性,气体易呈沟流通过,故并不适用,而D类 则又过大,只在喷动床中才能较好地流化。 为了流化质量好,颗粒尺寸还应有适当的分 布。在催化过程中需注意保证细筛分(如<44m)占 有一定的比例。必要时设法补加。 19:31
19:31 二、颗粒的流态化性能 颗粒的形状，尺寸和密度对其流态化的性能 影响极大。图7.1-2是根据密度和粒径来划分的颗 粒分类图。其中A，B类颗粒适于流化，尤其A类 (细)颗粒因充气性好，床层中生成的气泡小，而 特别适合于催化过程。C类颗粒过细，粒间有粘 附性，气体易呈沟流通过，故并不适用，而D类 则又过大，只在喷动床中才能较好地流化。 为了流化质量好，颗粒尺寸还应有适当的分 布。在催化过程中需注意保证细筛分(如< 44m)占 有一定的比例。必要时设法补加