流化床反应器结构及原理

流化床反应器的机理

流化床反应器的机理
流化床反应器是一种常用于化学反应、热传递和质量传递的装置。

它采用颗粒物料床动态流化的方式来实现传递过程，具有反应速度快、传热传质效率高等优点。

其机理主要包括流化床的流动特性、颗粒物料的运动规律和反应过程中的热传递和质量传递。

流化床反应器中，床层物料通过流体动力学作用来实现动态流化。

在床层内，颗粒物料分散在气流中，并以不规则的运动方式进行流动，形成了类似于液体的流动形态。

这种流动方式对于反应过程有利，因为它可以增加反应物料的接触面积，提高反应速度。

在流化床反应器中，颗粒物料运动的规律对于反应过程也十分关键。

由于颗粒物料之间的碰撞和摩擦作用，会产生不同的运动方式，如滚动、滑动、碰撞等。

这些物料的运动方式和速度对于反应过程和传递过程都有着重要的影响。

例如，反应物料的分散程度和流动速度会影响反应速度和传质效率，而颗粒物料的摩擦和碰撞会产生热量，影响反应过程的温度。

在流化床反应器中，反应过程的热传递和质量传递也是重要的机理之一。

由于床层内的颗粒物料和气流之间的接触，会产生热量和质量的传递。

这种传递方式可以有效地将反应物料的热量和质量传递到床层内部，并提高反应速度和传递效率。

流化床反应器的机理主要包括流化床的流动特性、颗粒物料的运动规律和反应过程中的热传递和质量传递。

通过这些机理的协同作用，流化床反应器可以实现快速反应、高效传递和稳定运行等优点，是一种十分优秀的化学反应装置。

流化床反应器操作与控制—流化床反应器的工作原理

竖管离中心位置的校正系数
流化床的传热
(5)颗粒与气体的物理性质对给热系数的影响
颗粒和气体的物理性质对给热系数都有影响，其中影响最大的是气体的导热系数。不同的气固系统，给热系数是有区别的。
《化学反应器操作与控制》
流化床的异常现象及处理
异常现象和处理方法
大气泡
沟流
异常现象
腾涌
沟流
催化剂床层中形成的狭窄的气体流动通道
沟流
局部沟流
贯穿沟流
沟流
沟流发生
正常生产
沟流
颗粒的粒度很细、密度大且气速很低时潮湿的物料和易于黏结的物料
气体分布板设计不好，布气不均沟流产生原因 Nhomakorabea沟流
后果：导致床层的中气固接触不均匀，有可能产生死床，造成催化剂烧结，降低了催化剂的活性和寿命，同时也降低了设备的生产能力。
采用小颗粒；调整至最佳气速
异常现象和处理方法
沟流
大气泡
腾涌
《化学反应器操作与控制》
流化床反应器内的流体流动
流化床反应器
醋酸乙烯合成工段
流化床反应器内流体流动
固体流态化的形成
固体流态化
将固体颗粒悬浮于运动的流体中，从而使颗粒具有类似于流体的某些宏观特性，这种流固接触状态称为固体流态化。
理想流化床的△p-u关系图
驼峰
《化学反应器操作与控制》
流化床的传热
流化床的传热
传热效果
传热效率高是流化床反应器的一大优点，大多数流化床反应器都用于热负荷较大的化学反应。
流化床的传热
（1）流化床反应器的传热过程分析
流化床传热速率快，床层温度均匀。气体进入流化床后很快达到床层温度，其主要原因是传热面积大；颗粒循环速度高。

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
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ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。

流化床反应器[优质PPT]

顶高度H4 流化床总高度
H=H0+H1+H2+H3+H4
四、内部构件的选择及参数的确定
（一）气体分布板的计算和预分布器的选择（二）挡板和挡网结构参数的确定（三）气固分离装置结构参数的确定
流化床反应器的内部结构
气体预分布器气体分布板挡板和挡网旋风分离器
弯管式预分布器
确定
一、流态化
（一）流态化的形成（二）散式流态化和聚式流态化（三）流化床中常见的异常现象（四）流化速度（五）膨胀比和空隙率（六）流化床的压力降
流态化
固体颗粒象流体一样进行流动的现象。散式流态化：
液～固系统，两者密度相差不大，流速增大时波动小，粒子分布均匀。聚式流态化：
观察并思考
1.固体颗粒在床层内怎样运动？ 2.流速由小到大产生什么现象？ 3.流态化现象可划分几个阶段？ 4.研究：流速－压力降的关系。 5.流体分别为气体和液体时，流化现象有何
不同？
第二节流化床内的生产原理
流态化流化床反应器的传热过程流化床反应器的计算内部构件的选择及参数的
流化床基本结构
结构分为：浓相段、稀相段、扩大
段、锥底。
内部构件：气体分布板、换热装置、
气固分离装置、挡板档网、气体预分布器等。
流化床反应器的特点
1.床层温度均匀，避免局部过热。 2.颗粒处于运动状态，表面更新，强化传质。 3.颗粒小，催化剂有效系数高。 4.流化状态，便于操作。 5.传热系数大，换热面积小。 6.生产强度大。 7.返混严重，一次转化率低。 8.颗粒磨损，要求催化剂强度大。 9.对设备磨损严重。
VoVs1Vs

流化床反应器ppt课件

mf 和 m 为临界状态和实际操作条件下床层的平
均密度。
颗粒带出速度 u ：
t 流化床中流体速度的上限，流体对粒子的曳
力与粒子的重力相等，粒子将被气流带走。
对于球形颗粒等速沉降时，可得出下式：
4 d p ( p f ) g
ut

f D
3

1
2
式中
D
过程原理
过程原理
过程原理
典型装置
壳体
气体分布装置
换热器
内部构件
催化剂的加入与卸
出装置
气固分离装置
流化床反应器的相关参数
流化过程床层压降变化
临界流化速度 u mf（起始流化速度，也称最低流化速度）：颗
粒层由固定床转化为流化床时流体的表现速度。
小颗粒
大颗粒
经验公式
umf
d ( p f ) g ( R 20 )
▪ 有气-固相流化床催化反应器和气-固相流化床
非催化反应器两种
▪ 以一定的流动速度使固体催化剂颗粒呈悬浮湍
动，并在催化剂作用下进行化学反应的设备称
为气-固相流化床催化反应器（常简称为流化
床），它是气-固相催化反应常用的一种反应器
▪ 而在气-固相流化床非催化反应器中，是原料气
直接与悬浮湍动的固体原料发生化学反应。
e

1650 f
u
2
mf
2
p
d p ( p f ) g
( Re 1000 )
24.5 f
umf 0.00923
d
1.82
p
( p f )

0.88
f

0.06

流化床反应器讲解课件

umf
0.00923
d
( 1.82
p
p
0.88 f
f
0.06 f
)0.94
该式适用于临界雷诺数Remf ＜5的情况
当Remf>5时，所求得的umf应加以校正
20
图10-11临界流化速度的修正系数
21
2.带出速度
• 当气速略大于颗粒的自由沉降速度时，颗粒沉降不下来而被流体带出。开始把颗粒带出的速度称为带出速度。
对于球形颗粒，当Re＜0.4时，
ut
d
2 p
(
p
f
1.835 f
)
对于Ret>0.4的情况，要进行校正 .
校正的方法：先由上式求出ｕt的近似值
u
' t
，再求出
Re t
=
d put' t t
，由Ret查图10-12得校正系数FD.
实际带出速度为
ut
=
FD
•
u
' t
22
对于非球形颗粒，因它比同体积的球形颗粒具有更大的表面积，故求出的ut应再乘以校正系数Ｃ。
.
p p f Lf (1 f )( p - f )g
18
10.2.4流化速度
• 1.临界流化速度
19
对于小颗粒：
umf
d
2 p
(
p
f
)g
16501
上式适用于临界雷诺数Remf＜20的情况
对于粗颗粒，当Remf ＞1000时
umf
[ d p ( p f )g ]1/2 24.5 f
临界流化速度还常用经验式李伐公式计算
10.1流化床反应器的特点及结构

双流化床的工作原理

双流化床的工作原理
双流化床是一种常用的流化床反应器，其工作原理如下：
1. 双流化床由上床和下床两部分组成。

上床是气体流化床，用于悬浮和输送固体颗粒；下床是液体流化床，用于接触和反应固体颗粒。

2. 上床中，气体通过喷嘴进入床层，使固体颗粒悬浮起来。

气体的速度足够高，使固体颗粒能够悬浮在气流中，并形成流化床。

气流通过床层时，与固体颗粒发生热量和质量传递。

3. 下床中，液体通过喷嘴进入床层，与悬浮在气流中的固体颗粒接触。

液体在固体颗粒表面形成薄膜，与固体颗粒表面发生反应。

反应产物可以在液体中溶解或吸附。

4. 上床和下床之间通过固体颗粒的循环连接起来。

固体颗粒在上床中悬浮起来后，通过床层底部的固体收集器进入下床。

在下床中，固体颗粒与液体反应后，再通过固体收集器进入上床。

5. 双流化床中的固体颗粒循环使得固体与气体和液体之间的接触更加充分，提高了反应效率。

同时，固体颗粒的循环还有助于控制反应温度和固体颗粒的停留时间。

总的来说，双流化床利用气体和液体的流化作用，使固体颗粒悬浮起来并与气体和液体接触，从而实现固体的反应。

双流化床的工作原理使得反应效率高，并且具有良好的温度和停留时间控制能力。

流化床反应器简介

流化床反应器简介
流化床分类：散式流化床聚Biblioteka 流化床液固流化为散式流化
颗粒与流体之间的密度差是它们的主要区别
气固流化为聚式流化
散式流化床
以气泡形式夹带少量颗粒穿过床
层向上运动的不连续的气泡称为气泡相
图1-1 流化床的模型
聚式流化床
颗粒浓度与空隙率分布较为均匀且接近初始流态化状态的连续相，称为乳化相。
旋风分离器
塞阀
图1-4 塞阀的剖视图
翼阀
翼阀的作用：就是避免由于这一压差的存在而使催化剂由料腿倒窜。正常的情况下，翼阀的翼板和阀座处于良好密阀的状态。当料腿内的催化剂量蓄积到料腿内的静压超过旋风器的压降，以及翼阀上方床层静压及找开翼阀所需压力这三者之和时，翼阀及时自行打开，料腿内的催化剂流入床层。若料腿内的静压低于上述三者压力之和时，翼阀自行关闭，防止催化剂倒窜。
• 分布器 • 换热器 • 旋风分离器 • 塞阀 • 翼阀
分布器
图1-3-1平板型分布板
图1-3-2 拱型分布板
分布器的作用
• 气体分布器是流化床反应器的一个重要的构件，气体分布器位于流化床底部
• 支撑全部催化剂颗粒，其作用是将反应气体均匀地送入流化床
• 保证良好的起始流化条件和稳定操作状态，其引发流化，维持床层颗粒连续运动和均匀分布气体的作用。
气-固流化床反应器结构
气体料锁
加料口换热介质
循环管换热介质固体粒子
……….. ………. ..
气体
旋风分离器壳体
内部构件换热器卸料口气体分布板预分布器
3
主体设备
壳体壳体主要是保证流化过程局限在一定范围内进行，对于存在有强烈放热或吸热过程，保证热量不散失或少散失。

化学反应工程-25-第八章-流化床反应器ppt课件

二、气泡的速度和大小 1、气泡的速度计算单个气泡的平均上升速度可取：
u 0 . 711 gd br b
2 ① u u u 0 . 711 gd b 0 mf b 1
1 2
在实际床层中，气泡成群上升，其上升速度有不同的计算公式：
cm gd ② u b s
⑴气泡云与气泡的体积比 C 3 3 3 3 R R C b u 2 u 3 u V R b r f f C 4 C 1 1 C 3 V R u u u u 3 b b r f b r f b R b 4 ⑵气泡晕与气泡的体积比 V V C w Vb 显然： C w

⑶气泡所占床层的体积分率
b
一般认为：大于u0的气体均形成气泡，总的气体流量等于气泡及乳相中气体流量之和。
u u u 1 0 b b mf b b

L L u u f mf 0 mf 则： b L u u 1 f b mf
四、气泡中的粒子含量定义： b
有研究者认为：当 u br u t 时，粒子就被气泡带上，并可能从其底部
进入气泡，而使气泡破裂。故当 ubr ut 时为稳定气泡，反之则不稳定。
最大气泡直径应在 u br u t 之时，计算如下：
u 1 t d bmax .711 0 g
但实验表明，气泡的破裂常是由于粒子从气泡顶部侵入所致，故本式的立论值得商榷。另一计算式子为：d 0 . 652 A u b max tu 0
u mf u 当 u 时，uf为乳相中的真实气速，气泡内外由于 br f mf
气体环流而形成的气泡云变得明显起来，其相对厚度对圆柱形床，可按下式计算： 3

7.1流化床反应器

Re = d p ρumf
µ
5.3 × 10 −3 × 0.733 × 10 −3 × 0.058 = = 6.09 × 10 − 4 < 20 3.7 × 10 − 4
（3）计算ut：）计算
• 如果全床空隙率均匀，处于压力最低处的床顶如果全床空隙率均匀，粒子将首先被带出，故取最小粒子粒子将首先被带出，故取最小粒子dp=10µm计 µ 计算。设Re<0.4
再生
石油催化空气剂输消除内扩散；固定床因有△ 限制不能用消除内扩散；固定床因有△P限制不能用送
3. 强放热反应氧化反应：萘氧化剂制苯酐需熔盐冷却；氧化反应：萘氧化剂制苯酐需熔盐冷却；丙烯氨氧化法制丙烯腈
流化床反应器的优点：（流态化技术）流化床反应器的优点：（流态化技术）
• 传热效能高，且床内温度易于维持均匀；传热效能高，且床内温度易于维持均匀； • 大量固体粒子可方便地往来输送；大量固体粒子可方便地往来输送； • 由于粒子细，可消除内扩散阻力，充分发挥催由于粒子细，可消除内扩散阻力，化剂的效能。化剂的效能。缺点：缺点： 1. CSTR：转化率甚至小于CSTR（气泡短路）：转化率甚至小于（气泡短路） 2. 颗粒磨损：催化剂要贱，设备要被磨颗粒磨损：催化剂要贱， 3. 气流出口分离粉尘，回收系统麻烦气流出口分离粉尘， 4. 副反应：∵RTD太宽副反应：太宽
压力波动达极大值聚式压力波动趋于0 快床 Uc 相变泡分散相湍床 Cluster 分散相 Ut 夹带
散式
0
Umf
Ub 鼓泡床
快床颗粒的径向分布
颗粒含率实际分布模型分布高度
气流输送快床湍流床鼓泡流化床 0.2 0.4 0.6 密度

流化床反应器工作原理

流化床反应器工作原理
流化床反应器的工作原理主要是利用气体或液体通过颗粒状固体层，使固体颗粒处于悬浮运动状态，并进行气固相反应过程或液固相反应过程。

在气体流化床反应器中，气体从反应器底部进入，通过固体催化剂床层。

气体的流速被控制在一定范围内，使得固体颗粒被气体均匀分散并悬浮于气体中，形成类似于沸腾液体的状态，即流化状态。

在这种状态下，固体颗粒层具有类似于液体的特性，如保持一定水平界面并具有静压力和浮力，以及具有流动性等。

在流化床反应器中，气固相之间的接触面积增大，传质和传热效率提高，从而有利于反应的进行。

此外，由于固体颗粒处于悬浮状态，反应器内的温度分布较为均匀，避免了局部过热或反应不均匀的问题。

流化床反应器可广泛应用于石油、化工、冶金、环保等领域，如石油催化裂化、煤的气化、生物质气化、废气处理等。

根据具体应用需求，流化床反应器可分为固定流化床和循环流化床等不同类型。

流化床反应器工作原理

流化床反应器工作原理
流化床反应器是一种常用的化工设备，它的工作原理是通过向床层中加入一定速度的气体（通常是气流）以使颗粒床呈现流化状态。

在流化床底部通入气体，气体通过床层上升时，颗粒床内部的排列结构呈现出流化状态，颗粒之间的间隙可容纳气体通过，并且颗粒悬浮在气体中。

在这种状态下，颗粒之间与气体之间的传质、传热和反应等过程变得更加充分和高效。

流化床反应器的工作原理可以归结为两个关键方面：气体流化和颗粒床与气体的相互作用。

首先，气体的流化是通过向床层中提供足够的气体速度来实现的。

当气体速度达到一定的阈值时，床层中的颗粒会随之悬浮并形成流态床。

在流化床中，气体流动给予颗粒床悬浮状态，使颗粒间的接触面积和混合程度增加，从而提高了传质和传热的效率。

此外，气流的涡流结构也有利于增强反应物与催化剂之间的接触。

其次，颗粒床与气体之间的相互作用也是流化床反应器工作原理的重要环节。

床层中的颗粒被气体携带并悬浮在气流中，使其与气体之间产生了较大的相对速度。

这种高速相对运动导致气体与颗粒之间的碰撞和撞击，从而促使颗粒间的混合和碰撞传递动量。

反应物通过与颗粒的接触和扩散，在颗粒上发生反应。

这种颗粒床和气体的相互作用促使了反应过程的快速进行，并提高了反应的效率。

总的来说，流化床反应器通过气体的流化和颗粒床与气体的相
互作用，实现了反应物的充分混合和传质传热，提高了反应的速率和效率。

该反应器具有反应均匀性好、传质传热效率高、可实现高反应速率等优点，在化工生产和研究中得到广泛应用。

流化床的工作原理

流化床的工作原理
流化床是一种广泛应用于化工、制药、环保等领域的反应器，其工作原理基于
固体颗粒在气流的作用下呈现流体化状态。

在流化床中，固体颗粒在气体流体的作用下可以呈现类似液体的流动性质，具有较高的传质速度和热传递效率。

流化床的基本结构
流化床由床体、气体分配器、流化介质和进出料口等组成。

床体通常为圆柱形，底部设有气体分配器，用于向床体中通入气体。

流化介质则填充在床体内，固体颗粒在其中进行流体化。

进出料口用于将反应物料输入床体或将反应产物输出。

流化床的工作原理
流化床的工作原理基于气体通过气体分配器从床体底部通入，产生向上流动的
气流，使流化介质中的固体颗粒呈现流体化状态。

在流化 bed 中，固体颗粒受到
气流的作用，呈现搅拌和混合的状态，形成均匀的颗粒悬浮床。

当气体流速逐渐增大时，流化床内的固体颗粒开始呈现像液体一样的流动性质，此时固体颗粒之间的摩擦力和阻力较小，在床体内能够形成均匀的流态床。

固体颗粒在流态床中非常活跃，有利于传质和反应的进行。

流化床的应用
流化床广泛应用于化工、制药、环保等领域。

在化工反应中，流化床能够提高
反应速率，减少传质阻力，提高反应物料的利用率。

在制药工业中，流化床常用于制备药物晶体、胶囊填料等。

在环保领域，流化床被用于污染物的处理与清洁生产，减少废物排放。

流化床具有运行稳定、控制方便、传质快等优点，受到广泛关注。

总的来说，流化床利用气流将固体颗粒呈现流体化状态，提高了反应速率和传
质效率，并广泛应用于化工、制药、环保等领域，是一种高效、方便控制的反应器。

流化床反应器

（2）分布板的作用 ①具有均匀分布气流的作用，同时其压降要小。 ②能使流化床有一个良好的起始流态化状态。 ③操作过程中不易被堵塞和磨蚀。（3）分布板的压力降计算
pD 9.807 D C
u f
2

CD
2 2 g
开孔率；
阻率系数，其值在1.5-2.5
（4）设计或选择分布板的基本要求
气体分布均匀，防止积料，结构简单，材料节省，压降合理。
以气泡形式夹带少量颗粒穿过床层向上运动的不连续的气泡称为气泡相
颗粒浓度与空隙率分布较为均匀且接近初始流态化状态的连续相，称为乳化相。
1、流态化的形式 3.两种流化态的判别
①一般情况两种流化床的判别：
液固流化为散式流化散式流化床颗粒与流体之间的密度差是它们主要区别聚式流化床
气固流化为聚式流化
2、流化床床反应器的工艺计算
首先选型再确定床高床径，内部构件最后计算压力降
①选型：主要应根据工艺过程特点来考虑，即化学反应特点、颗粒或催化剂的特性、对产品的要求即生成规模
②
流化床的直径
1 2 273 p Q DR u 3600 4 T 1.013 10 5
DR 4 1.013105 TQ 273 3600 up 4.132 TQ 982800 up
模型的类别
（1）简单均相模型（2）两相模型
{
全混流模型
活塞流模型
{
气泡相（活塞流）— 乳化相（活塞流）气泡相（活塞流）— 乳化相（全混流）下流相（气+固）
（3）三相模型
{ 气泡相—上流相（气+固）—
气泡相— 气泡云—乳化相
其它还有气泡模型、四区模型等，有些模型还考虑了分布器和自由空间等的影响。

三氯氢硅流化床反应器结构

三氯氢硅流化床反应器结构【实用版】目录1.三氯氢硅流化床反应器的概述2.反应器的主要组成部分3.反应器的工作原理4.反应器的优点和应用领域正文三氯氢硅流化床反应器是一种用于生产三氯氢硅的设备，具有高度的效率和优越的性能。

本文将详细介绍其结构、工作原理以及应用领域。

首先，三氯氢硅流化床反应器主要由以下几个部分组成：1.反应釜：反应釜是反应器的核心部分，内部装有硅粉和氯气。

在这里，硅粉和氯气发生反应，生成三氯氢硅。

2.气体分布器：气体分布器的作用是将氯气均匀地分布到反应釜中，以确保反应的均匀进行。

3.流化床：流化床是反应器底部的一个区域，由细小的颗粒组成。

当氯气通过流化床时，颗粒会被抬升，形成流化状态，从而促进反应的进行。

4.控制系统：控制系统用于监控和调节反应过程中的各种参数，如温度、压力等，以确保反应的稳定进行。

接下来，我们来了解三氯氢硅流化床反应器的工作原理。

在反应器中，硅粉和氯气在流化床的作用下充分混合，发生化学反应，生成三氯氢硅。

反应过程中，氯气不断通过气体分布器均匀地分布到反应釜中，确保反应的持续进行。

同时，反应产生的三氯氢硅被收集并输送至下一个生产环节。

三氯氢硅流化床反应器具有以下优点：1.反应速度快：由于硅粉和氯气在流化床中充分混合，使得反应速度大大提高。

2.效率高：反应器采用流化床技术，使得硅粉与氯气的接触面积增大，从而提高反应效率。

3.安全性高：反应器采用封闭式设计，有效防止有毒气体泄漏，保证生产过程的安全性。

4.环保：反应器采用氯气作为反应原料，生成的三氯氢硅可用于生产多种化学品，具有较高的应用价值。

化学反应工程第八章流化床反应器课件

气泡上升到床层表面时的破裂将部分颗粒弹出床面。在密相床上面形成一个含有少量颗粒的自由空域（freeboard）。
一部分在自由空域内的颗粒在重力作用下返回密相床，而另一部分较细小的颗粒就被气流带走，只有通过旋风分离器的作用才能被捕集下来，经过料腿而返回密相床内。
(3) 节涌流化床
对于高径比较大的流化床，直径较小，当表观气速大到一定程度时，会由于气泡直径长大到接近床层直径而产生气栓（slug）。气栓像活塞一样向上升，而气栓上面颗粒层中的颗粒纷纷下落，气栓达到床层表面时即破裂。床层压降出现
A类颗粒称为细颗粒，一般粒度较小（30 ~ 100μm）并且颗
粒密度较小（ρp<1400 kg/m3）。 ➢ A类颗粒形成鼓泡床后，密相中空隙率明显大于临界流
化空隙率εmf ； ➢ 密相中气、固返混较严重，气泡相与密相之间气体交换
速度较高； ➢ 随着颗粒平均粒度降低，气泡尺寸随之减小； ➢ 催化裂化催化剂是典型的A类颗粒。
➢ 对于较小和较轻的A类颗粒，当表观气速ug刚超过临界流化速度的一段操作范围内，多余的气体仍进入颗粒群使之均匀膨胀而形成散式流态化，但进一步提高表观气速将生成气泡而形成聚式流态化，这种情况下产生气泡的相应表观气速称为起始鼓泡速度或最小鼓泡速度umb。
2. 聚式流态化与散式流态化
决定散式或聚式流态化的主要因素是固体与流体之间的密度差，其次是颗粒尺寸。当用水流化密度很大的铅颗粒，液-固流化床中也有大液泡形成聚式流化行为。当用1.5～2.0MPa压力下密度增大的空气流化260μm的砂子，出现了散式流态化现象。处于散式流态化的液-固流化床为均匀的理想流态化状态。
我国于1956年开始将流态化技术应用于工业装置，南京化学工业公司自立更生建立了硫铁矿流化床焙烧装置，取代多层硫铁矿机械焙烧炉，并迅速广泛推广，促进了硫酸工业发展。

应用化工技术专业《流化床反应器的结构》

流化床反响器的结构流化床反响器的根本结构一般流化床反响器都是由壳体、气体分布板、内部构件〔比方挡板、挡网等〕、内换热器、气固别离装置和固体颗粒参加和卸出装置所组成，如图2－7所示。

该图为一典型圆筒形壳体的流化床反响器示意图:1—壳体； 2—扩大段；3—旋风别离器； 4—进气口；5—换热管；6—物料入口；7—物料出口； 8—气体分布器；9—冷却水进口；10—冷却水出口；11—内部构件图2－7 流化床结构示意图具体部件解释如下：(1) 壳体壳体的作用主要是保证流化过程局限在一定的范围内进行，对于存在强烈的吸热或放热的反响过程，保证热量不散失或少散失，一般壳体由三层组成，由内向外，内层为耐火层，通常由耐火砖构成；中间层为保温层，由耐火纤维和矿渣棉等材料构成；最外层为钢壳，有的在钢壳外还设有保温层。

耐火层和保温层材料的选择和厚度要根据结构设计和传热计算确定，对于常温过程，一般只有一层钢壳即可。

〔2〕气体分布装置包括气体预分布器和气体分布板两局部。

预分布器由外壳和导向板组成〔或其他〕，是连接鼓风设备和分布板的部件。

预分布器的作用是使气体的压力均匀，使气体均匀进入分布板，从而减少气体分布板在均匀分布气体方面的负荷，与分布板相比，预分布器仅仅居于次要地位。

常用气体预分布器的结构形式如图2－7所示。

a 弯管式b 同心圆锥壳式c 帽式d 充填式e 开口式图2-7气体预分布器的结构形式〔3〕内部构件内部构件有水平构件和垂直构件之分，有不同结构形式，挡板和挡网是最常用的形式，主要用来破碎气泡，改善气固接触，减少返混，从而提高反响速率和反响转化率。

大多数反响器设置内部构件，对于自由床〔流化床燃烧器〕那么不设内部构件，床内只有换热管或称为水冷壁和管束。

〔4〕换热装置流化床反响器的换热装置可以装在床层内即床内换热器，也可以使用夹套式换热器，作用是及时移走或供应热量。

〔5〕气固别离装置流化床在运行过程中，由于固体颗粒强烈的扰动，一些细小的颗粒总要随气体溢出流化床外，气固别离装置的作用就是回收这局部细小颗粒使其返回床层，常用的气固别离装置有旋风别离器和内过滤器两种。