3气液固三相流化床反应器
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三相流化床流体力学研究，是在冷态条件下模拟 三相床反应器中流体流动方式，考察了各种因素 对气含率、床层压降及起始流化速度的影响，用 以作为三相床反应器的研究基础。并用多元逐步 线性回归法关联了各影响因素之间的关系。实验 结果可为三相床反应器的开发提供研究依据。
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测试方法
1.固来自百度文库率εs 以100 g水中砂子的质量为基准
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测试方法
2.气含率: εg是气应体体积占整个反应器体积的分 量。本实验采用床层膨胀法来测量，即通过静止 床层的高度与气体通过时的膨胀高度之差求得平 均气含率，其计算式为：
三相流化床的结构及工作原理
工作时，气体从塔底进入，经气、液分布板进入三相流化 床层与液相和固相充分接触,当上升到气、液、固分离室后， 分离气体从顶部排出。由于气泡的存在,使反应塔内气—液 —固三相流体的表观密度小于循环管内液—固两相流体的 表观密度,由此表观密度差,使物料自塔底而上,进入分离室 后溢入循环管,形成液相自循环流,此自循环流与气体共同 进入底部，经气、液分布板，使分布板上方的固体颗粒不 断悬浮流化，在床层内，由于自然层析作用，形成固体颗 粒上稀下浓、上轻下重的分布状态，轻的固体颗粒被带入 气、液、固分离室，分离气体后的液流进入自循环管返回 底部，周而复始地工作，依靠气提原理进行自循环，无需 外加动力。
实验流程
反应装置如右图1所示。反应 器为一直径0.07m，高1.0m的透明 有机玻璃塔，在0.49m处设有45o锥 角，高度0.05m的锥体；0.54m以 上为直径0.14m的扩大段。冷态实 验中气相为空气，液相为水，因相 为100~180目的砂子。实验时按事 先所确定的因含率加入适量的砂子。 气体则由一台小型风机经缓冲计量 后由反应器底部侧面进入，并通过 气体分布板进入反应器，在反应器 上端扩大段(使气液两相易于分离) 气液分离后放空。液体经流量计计 量后，由反应器底部经分布器进入 反应器并与气体并流，在反应器上 端扩大段，经溢流口过滤后排出。
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三相流化床的结构及工作原理
流化床气液固三相反 应典型流程
2.恒温糟 3.供气系 统 4.碳酸钙粉末 添加装置 5.多孔 挡板 6. 补料槽 7. 蠕动泵 8.出气并 出料口
图1 三相流化床生物反应器
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三相流化床的结构及工作原理
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测试方法
3.床层压降：床层压降△p是通过反应器上下测 压点以斜管（与水平呈30o角）法测量的，两测 压口间的距离为0.4m，故其计算公式为：
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操作条件对压降的影响
1.表观气速对压降的影响
在固含率εs和表观液速uL不变的 条件下，压降△p随着表观气速ug的增 加呈现出先上升后下降的变化趋势，图 2所示为不同uL的实验结果。在未通入 气体前，固体颗粒沉积于床层底部，形 成一个相对固定的床层，待通入气体后， 气体作用于这个床层，并逐步使固体流 化须首先消耗一定的能量，一旦床层完 全流化，床层混合平均密度下降，△p 开始下降。同时ug的增大，势必造成床 层阻力增加，但实验结果表明，床层混 合平均密度下降对△p影响程度比ug增 大的影响要大，故随着ug的增加，△p 出现一个最大值后开始下降。在不同表 观液速条件下，这一床层的疏松度也不 同，而uL越大，表现液速对液化过程的 作用越大。从而最高值越小。
1. 液相自循环三相流化 床 液相自循环三相 流化床——三相反应 器是由气、液分布板 , 三相流化床层 气、液、 固分离室和液相自循 环管 4部分组成 (见图 2)。
图2 液相自循环三相流化床反应 器示意图 1-气、液、固分离室; 2-三相流 化床层 ;3-气、液分布板 ; 4-液 相自循环管
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三相流化床的结构及工作原理
2.气升式三相流化床
图3 气升式三相流化床
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三相流化床的结构及工作原理
3.三重环流三相流化床
图4 三重环流生物三相流化床结构示意图
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三相流化床流体力学的研究
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实验条件
本实验采用单变量实验方法。因为该实验是为以 后的工业生产而进行的基础研究，考虑到工业中 实际应用，设计实验条件如下： (1)表观气速(ug)： 0.4~8cm/s，设置12个水平，由低到高上行后，再 由高到低下行，以提高实验数据的精确度。(2)固 含率(εs)；(10~40)%，以5%的量递增，共设置7个 水平。(3)表现液速(uL)：0.144~0.808 cm/s，设5个 水平。
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操作条件对压降的影响
2.uL对压降的影响
图3显示了在几种气速下不同 的uL对的影响。从图中可以看出， 在其它条件不变的情况下，△p随 着uL的增加而略有下降。由于液体 与气体并流，所以液体对固体颗粒 的流化起到了促进作用，uL值越大， 促进作用越强，相对来说气体对流 化作用就有所减弱，而床层流化程 度的上升必定造成△p的下降。同 时流化程度的增加，使得气泡聚并 的机会减少，则气含率就会有所增 加，引起床层混合平均密度下降， 也造成床层压降的降低。
主要内容
三相流化床简介、结构及工作原理 三相流化床流体力学的研究 三相流化床传质的研究 三相流化床传热的研究 三相流化床新领域的开发应用
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三相流化床简介
气-液-固三相反应工程是化学反应工程领域中 最令人感兴趣的领域之一。与传统的气-固相催化 反应器相比，在气-液-固三相反应器中，由于有 液相作为热载体和对固体催化剂的悬浮作用，使 反应和传递性能有很大的改进。三相流化床具有 高效传质的特点，适用于化学吸收、除尘等多种 场合。在流化床反应器中，液体自下而上运动， 会同气体的悬浮作用，使固体颗粒在反应器内呈 均匀流动状态。
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测试方法
1.固来自百度文库率εs 以100 g水中砂子的质量为基准
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测试方法
2.气含率: εg是气应体体积占整个反应器体积的分 量。本实验采用床层膨胀法来测量，即通过静止 床层的高度与气体通过时的膨胀高度之差求得平 均气含率，其计算式为：
三相流化床的结构及工作原理
工作时，气体从塔底进入，经气、液分布板进入三相流化 床层与液相和固相充分接触,当上升到气、液、固分离室后， 分离气体从顶部排出。由于气泡的存在,使反应塔内气—液 —固三相流体的表观密度小于循环管内液—固两相流体的 表观密度,由此表观密度差,使物料自塔底而上,进入分离室 后溢入循环管,形成液相自循环流,此自循环流与气体共同 进入底部，经气、液分布板，使分布板上方的固体颗粒不 断悬浮流化，在床层内，由于自然层析作用，形成固体颗 粒上稀下浓、上轻下重的分布状态，轻的固体颗粒被带入 气、液、固分离室，分离气体后的液流进入自循环管返回 底部，周而复始地工作，依靠气提原理进行自循环，无需 外加动力。
实验流程
反应装置如右图1所示。反应 器为一直径0.07m，高1.0m的透明 有机玻璃塔，在0.49m处设有45o锥 角，高度0.05m的锥体；0.54m以 上为直径0.14m的扩大段。冷态实 验中气相为空气，液相为水，因相 为100~180目的砂子。实验时按事 先所确定的因含率加入适量的砂子。 气体则由一台小型风机经缓冲计量 后由反应器底部侧面进入，并通过 气体分布板进入反应器，在反应器 上端扩大段(使气液两相易于分离) 气液分离后放空。液体经流量计计 量后，由反应器底部经分布器进入 反应器并与气体并流，在反应器上 端扩大段，经溢流口过滤后排出。
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三相流化床的结构及工作原理
流化床气液固三相反 应典型流程
2.恒温糟 3.供气系 统 4.碳酸钙粉末 添加装置 5.多孔 挡板 6. 补料槽 7. 蠕动泵 8.出气并 出料口
图1 三相流化床生物反应器
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三相流化床的结构及工作原理
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测试方法
3.床层压降：床层压降△p是通过反应器上下测 压点以斜管（与水平呈30o角）法测量的，两测 压口间的距离为0.4m，故其计算公式为：
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操作条件对压降的影响
1.表观气速对压降的影响
在固含率εs和表观液速uL不变的 条件下，压降△p随着表观气速ug的增 加呈现出先上升后下降的变化趋势，图 2所示为不同uL的实验结果。在未通入 气体前，固体颗粒沉积于床层底部，形 成一个相对固定的床层，待通入气体后， 气体作用于这个床层，并逐步使固体流 化须首先消耗一定的能量，一旦床层完 全流化，床层混合平均密度下降，△p 开始下降。同时ug的增大，势必造成床 层阻力增加，但实验结果表明，床层混 合平均密度下降对△p影响程度比ug增 大的影响要大，故随着ug的增加，△p 出现一个最大值后开始下降。在不同表 观液速条件下，这一床层的疏松度也不 同，而uL越大，表现液速对液化过程的 作用越大。从而最高值越小。
1. 液相自循环三相流化 床 液相自循环三相 流化床——三相反应 器是由气、液分布板 , 三相流化床层 气、液、 固分离室和液相自循 环管 4部分组成 (见图 2)。
图2 液相自循环三相流化床反应 器示意图 1-气、液、固分离室; 2-三相流 化床层 ;3-气、液分布板 ; 4-液 相自循环管
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三相流化床的结构及工作原理
2.气升式三相流化床
图3 气升式三相流化床
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三相流化床的结构及工作原理
3.三重环流三相流化床
图4 三重环流生物三相流化床结构示意图
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三相流化床流体力学的研究
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实验条件
本实验采用单变量实验方法。因为该实验是为以 后的工业生产而进行的基础研究，考虑到工业中 实际应用，设计实验条件如下： (1)表观气速(ug)： 0.4~8cm/s，设置12个水平，由低到高上行后，再 由高到低下行，以提高实验数据的精确度。(2)固 含率(εs)；(10~40)%，以5%的量递增，共设置7个 水平。(3)表现液速(uL)：0.144~0.808 cm/s，设5个 水平。
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操作条件对压降的影响
2.uL对压降的影响
图3显示了在几种气速下不同 的uL对的影响。从图中可以看出， 在其它条件不变的情况下，△p随 着uL的增加而略有下降。由于液体 与气体并流，所以液体对固体颗粒 的流化起到了促进作用，uL值越大， 促进作用越强，相对来说气体对流 化作用就有所减弱，而床层流化程 度的上升必定造成△p的下降。同 时流化程度的增加，使得气泡聚并 的机会减少，则气含率就会有所增 加，引起床层混合平均密度下降， 也造成床层压降的降低。
主要内容
三相流化床简介、结构及工作原理 三相流化床流体力学的研究 三相流化床传质的研究 三相流化床传热的研究 三相流化床新领域的开发应用
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三相流化床简介
气-液-固三相反应工程是化学反应工程领域中 最令人感兴趣的领域之一。与传统的气-固相催化 反应器相比，在气-液-固三相反应器中，由于有 液相作为热载体和对固体催化剂的悬浮作用，使 反应和传递性能有很大的改进。三相流化床具有 高效传质的特点，适用于化学吸收、除尘等多种 场合。在流化床反应器中，液体自下而上运动， 会同气体的悬浮作用，使固体颗粒在反应器内呈 均匀流动状态。