流化床反应器的基本概念与结构

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
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
流化床反应器
固体流态化的基本概念 流化床反应器的结构
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。
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。
➢ 消除方法：床内设内部构件；降低u
压降：
p (1 mf )hmf ( s f )g (1 f )h f ( s f )
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。
流化速度u0 ➢ 临界流化速度umf ➢ 操作速度u0 ➢ 带出速度ut
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
流化床反应器结构
➢ 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
•
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Fra Baidu bibliotek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＜1 db——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