第七章 流化床反应器
流化床PPT课件
19
.
7.2 流化床中的气、固运动 第7章 流化床反应器
⑵气泡的速度和大小 根据实测，流化床中单个气泡的上升速度ubr 为：
ubr0.57~0.85gdb12
一般取平均值计算如下：
ubr 0.711gdb12
在实际床层中，常是气泡成群上升，气泡群上升的速度ub一般用下式计算：
uuu b 0m f 0.711gdb12
7
.
7.1 概述
第7章 流化床反应器
综上所述，可以看到从临界流态化开始一直到气流输送 为止，反应器内装置的状况从气相为非连续相一直转变到 气相成为连续相的整个区间都是属于流态化的范围，因此 它的领域是很宽广的，问题也是很复杂的。
流态化技术之所以得到如此广泛的应用，是因为它有一 下一些突出的优点： 传热效能高，而且床内温度易于维持均匀。 大量固体颗粒可方便地往来输送。 由于颗粒细，可以消除内扩散阻力，能充分发挥催化剂的 效能。
(RRbc)2uubbrruuff
(RRbc)3uubrbr2uuf f
RC及Rb分别为气泡云及气泡的半径。这里所谓 的三维床就是一般的圆柱形床，而二维床则为 截面狭长的扁形床。 在气泡中，气体的穿流量q可以用下式表示:
q=4umfRb=4ufεmfRb (二维床) q=3umfπRb=3uf εmf πRb (三维床)
• 对于A类颗粒，最大气泡直径：
d R m a2 x u t2/g .................7 . ..2 ..).4 (..
• 小于床径一半时,按下式子计算膨胀比：
R L f/ L m 1 f u u m / u t f ... .. .7 . .2 . . ) . .5 . .. .. .(
第7章 流化床反应器
生物反应工程 第7章 生物反应器
将列管并列焊接在一起，组成挡板; [2]
直接利用列管当挡板
H—筒身高度 D—罐径 W—挡板宽度 HL—液位高度 Di—搅拌器直径 S—两搅拌器间距 B—下搅拌器距底 间距
1.罐体
结构：圆柱体和椭圆封头或碟形封头焊 接而成。小型发酵罐罐顶和罐身采用法 兰连接。顶部设有清洗用的手孔。
材料为碳钢或不锈钢。大型发酵罐可用 不锈钢或复合不锈钢制成。小大型发酵 罐可用不锈钢或玻璃钢制成。 刚度和强度：受压容器，空消或实消， 通常灭菌的压力为2.5Kg/m3。
生物催化剂在反应器中的分布方式 生物团块(包括细胞、絮凝物、菌丝体)反应 生物膜反应器两大类。 固相催化剂的运动状态来分类 填充床 流化床 生物转盘等多种型式反应器。 按反应体系的相态来分类 均相——可溶的酶催化反应 非均相
•反应物系在反应器内的流动与混合状态 （反应器内流体的流动类型） 活塞流反应器 (continuous plug flow reactor， CPFR ) 全混流反应器( continuous stirred-tank reactor，
表 通用式发酵罐的几何尺寸与操作条件
几何尺寸与操 作条件范围 H/D=1～4
Di/D=1/2～1/4 W/D=1/8～1/12 B/ Di =0.8～1.0
搅 拌 转 速 N=30 ～ 1000 (r/min) 单位醪液体积的冷却面 积0.6～1.5 (m2/m3)
典型数值
奥地利某公司 200m3
4.温度控制系统：
电极、热交换装置和及其控制 排除发酵过程中由于生物氧化作用及机械 搅拌产生的热量的装置 在发酵过程中，放出的热量可用如下的热 平衡方程式：
Q发酵=Q生物+Q搅拌-Q蒸发-Q显-Q辐射
流化床反应器ppt课件
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
流化床反应器的操作与控制—流化床反应器的工艺计算
A组分总消失量 dCAb dt
dl dt
dCAb dl
ub
dCAb dl
流化床反应器内的传热
流化床反应器具有温度分布均匀和传热速率高的特点，特别适于产生大量反 应热的化学反应，同时换热器的传热面积可以减小，结构更紧凑。
传热的三种基本形式：
• 固体颗粒与固体颗粒之间的传热 • 固体颗粒与流体间的传热 • 床层与器壁或换热器表面的传热
这三种传热的基本形式中，前两种传热速度比后一种要大得多，所以要提 高整个流化床的传热速度，关键就在于提高后一种传热速度。
1.844 102 C 1
Re0.23
Pr 0.43
CP P
CP
0.8
P
0.66
0.43
• 注意： 是有单位的，其单位为[s.cm-2]
• 床层与横放的换热器器壁之间传热时，给热系数计
算式为
Nu
0.66 Re0.44
Pr 0.3
P
1
0.44
流化床传热小结
• 水平管的给热系数比垂直管低5－15％，因此倾向 于使用垂直管。
• u：气流的空塔流速[m.s-1]
可见，流化床的内径取决于气流的空塔气速，而流化床的空塔气速应介
于初始流化速度（也称临界流化速度）与逸出速度之间。即维持流化状态的最 低气速与最高气速之间。
例8-1 计算萘氧化制苯酐的微球硅胶钒催化剂的起始流化 速度和逸出速度
已知催化剂粒度分布如下：
目 >1 100 80- 60 40 < 数 20 - 10 - - 4
d p gumf
2
第七章 酶反应器的类型与选择
第七章酶反应器的类型与选择◆用于酶进行催化反应的容器及其附属设备称为酶反应器。
◆按照结构的不同分为:搅拌罐式反应器（Stirred T ank Reactor, STR）、鼓泡式反应器(bubble column reactor, BCR )、填充床式反应器(packed column reactor, PCR )、流化床式反应器( Fluidized Bed Reactor, FBR)、膜反应器(Membrane Reactor, MR)等；◆酶反应器的操作方式可以分为分批式反应(batch )、连续式反应(continuous )和流加分批式反应(feeding batch );◆将反应器的结构和操作方式结合一起，对酶反应器进行分类，连续搅拌罐反应器（Continuous Stirred Tank Reactor, CSTR）、分批搅拌罐反应器（Batch Stirred Tank Reactor, BSTR）等。
1.酶反应器的类型◆常用的酶反应器类型1.1搅拌罐式反应器：◆搅拌罐式反应器(stirred tank reactor, STR)是有搅拌装置的一种反应器(图8-1，8-2所示)。
◆在酶催化反应中是最常用的反应器。
它由反应罐，搅拌器和保温装置组成。
◆搅拌式反应器的操作方式可以根据需要采用分批式（batch）、流加分批式(feeding batch)和连续式(continuous)三种。
与之对应的有分批搅拌罐式反应器和连续搅拌罐式反应器之分。
(1)分批搅拌罐式反应器：图8-1 分批搅拌罐式反应器(2)搅拌罐式反应器：连续搅拌罐式反应器（continuous stirred tank reactor ,CSTR）的结构示意图如图8-2图8-2 连续搅拌罐式反应器示意图1.2填充床式反应器：填充床式反应器(packed column reactor, PCR)是一种用于固定化酶进行催化反应的反应器。
流化床反应器 ppt课件
（即表观气速）超过临界流化速度Umf时，还会经历一个 散式流态化阶段，然后进入鼓泡流化床。此时流化床的 Umb可按Geldart提出的计算式计算，即下式：
umb
4.125
104 0.9 g来自0.1 gumf
(s g )gdp
②反应物以气泡形式通过床层，减少了气-固相之间的接触机 会，降低了反应转化率；
③由于固体催化剂在流动过程中的剧烈撞击和摩擦，使催化 剂加速粉化，加上床层顶部气泡的爆裂和高速运动、大量 细粒催化剂的带出，造成明显的催化剂流失；
④床层内的复杂流体力学、传递现象，使过程处于非定常条 件下，难以揭示其统一的规律，也难以脱离经验放大、经 验操作。
当：0.4
Rep
500时 CDS
10 /
R1/ 2 ep
当：500 Rep 2105时 CD 0.43
这样，可得到ut计算式：
PPT课件
24
当Rep
0.4时 ut
gd
2 p
(s
f
18
)
当0.4
Rep
500时 ut
2d
p
(s 15 f
当气速达到某一定值时，流体对粒子的曳力 与粒子重力相等，则粒子会被带走。这一带出速 度等于粒子的自由沉降速度。
PPT课件
23
对球形粒子作力平衡：
6
d
3 p
s
g
6
d
3 p
f
g
CDS
4
反应器
锥帽侧缝型气体分布器
回流冷凝式换热
二、管式反应器 管式反应器是由一根或多根管子串联或并联构成的反应 最简单的是单根直管；也可弯成各种形状的蛇管； 器。最简单的是单根直管；也可弯成各种形状的蛇管；当 多根管子并联时，其形状与列管换热器相似。 多根管子并联时，其形状与列管换热器相似。若在管式反 应器中装填催化剂，则可为固定床反应器。 应器中装填催化剂，则可为固定床反应器。 单管反应器运行 列管固定床反应器运行 管式反应器的结构简单，可耐高温、高压， 管式反应器的结构简单，可耐高温、高压，传热面积可 大可小，传热系数较高，流体流速较快， 大可小，传热系数较高，流体流速较快，在管内停留时间 便于分段控制温度和浓度。 短，便于分段控制温度和浓度。在反应器内任意一截面上 反应物浓度和反应速度不随时间变化，仅沿管长变化。 反应物浓度和反应速度不随时间变化，仅沿管长变化。管 式反应器适用于大型化和连续化的化工生产。 式反应器适用于大型化和连续化的化工生产。
三、固定床反应器 在塔式或管式反应器中装填一定的固体颗粒， 在塔式或管式反应器中装填一定的固体颗粒，当反应物从 颗粒层通过时，颗粒层静止不动， 颗粒层通过时，颗粒层静止不动，因此称为固定床反应器 固定床反应器中所装填的颗粒多为催化剂， 。固定床反应器中所装填的颗粒多为催化剂，所以有称为 固定床催化反应器。这类反应器具有结构简单、 固定床催化反应器。这类反应器具有结构简单、操作稳定 控制方便、转化率高等优点， 、控制方便、转化率高等优点，是化工生产中普遍采用的 一种反应器，最常用于气固催化反应。 一种反应器，最常用于气固催化反应。 按换热方式的不同，可将固定床反应器分为三个类型： 按换热方式的不同，可将固定床反应器分为三个类型： 1.绝热式固定床反应器 绝热式固定床反应器 单段绝热式固定床反应器 多段绝热式固定床反应器 2.换热式固定床反应器 换热式固定床反应器 3.自热式固定床反应器 自热式固定床反应器
大气污染控制工程第七章课后习题答案
第七章气态活染物控制技术基础一、填空题1、吸收法净化气态污染物是利用混合气体中各成分在吸收剂中的不同，或与吸收剂中的组分发生，从而将有害组分从气流中分离出来。
【答】溶解度，化学反应2、用水吸收HC1气体属于，用N aO H溶液吸收S02属于，用酸性溶液吸收N H3属于。
【答】物理吸收，化学吸收，化学吸收3、目前工业上常用的吸收设备可分为、和三大类。
【答】表面吸收器，鼓泡式吸收器，喷洒式吸收器4、气体扩散同时发生在气相和液相中，扩散过程既包括，也包括。
【答】分子扩散，湍流扩散5、吸收操作线斜率Ls/G s称为吸收操作的液气比，物理含义为。
【答】处理单位惰性气体所消耗的纯吸收剂的量6、常用的吸收剂有和。
【答】水，碱金属钠、钾、铵或碱土金属钙、镁等的溶液7、防治S02污染的方法主要有清洁生产工艺、采用低硫燃料、、及等。
Mg2+,S二酸，氨【答】燃料脱硫，燃料固硫，烟气脱硫8、湿式石灰/石灰石-石膏法存在结垢和堵塞问题，通过在吸收液中加入C aC l2、、、等添加剂可解决此问题。
【答】浆液的p H值，吸收温度，石灰石的粒度9、影响湿式石灰/石灰石-石膏法吸收效率的主要因素有，，，流体力学状态，控制溶液过饱和，吸收剂种类等。
【答】石灰/石灰石法，氧化镁法，钠碱法10、目前应用较多的脱硫方法有、、、氨吸收法、亚硫酸钠法、柠檬酸钠法等。
【答】催化还原法（选择性、非选择性)，吸收法，吸附法11、吸附设备主要有、和三种类型。
【答】固定床吸附器，移动床吸附器，流化床吸附器12、影响吸附容量的因素有、、、和。
【答】吸附剂表面积、吸附剂的孔隙大小、孔径分布、分子极性、吸附剂分子上官能团性质13、吸附区高度的计算方法有法和法。
【答】穿透曲线法；希洛夫近似法14、希洛夫方程式为。
【答】x=K L-t015、进入催化燃烧装置的气体首先要除去粉尘、液滴等有害组分，其目的为。
【答】防止中毒16、催化剂的组成为、和。
【答】主活性组分；助催化剂；载体17、催化剂的性能主要指其、和。
7.1流化床反应器
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
第七章 流化床反应器
• 根据对气泡结构的处理方法不同，常见的流 化床反应器模型有： 1.乳化相-气泡相组成的两相模型 2.乳化相-晕相-气泡组成的叁相模型
2021/7/11
21
7.3.1 两相模型
乳化相：
相当于一个返混程序较大的反应器，用轴向扩散模 型描述，当返混较大时，可认为是全混流模型。
f
)g
起始流化时，两式压降相同，可联立求解 umf
2021/7/11
(7.2)
7
最小流化速率关联式
式中
雷诺数
Remf (33.67 0.0408Ga)1/2 33.67
Remf
dPumf g
阿基米德数Ar
Ga
d
3 P
g
(S 2
g
)g
(7.4)
固体颗粒的平均表面当量直径用下式计算
1 x
气泡频率(单位时间个数)从床层底部到顶部是下降 的，分布板附近的12~19个/s下降到距离分布板50厘 米的2个/s
2021/7/11
17
2021/7/11
18
2. 气泡群上升速度
单个气泡的上升速可用7.14计算，由于气泡上升过
程中会发生聚并，因此，床内气泡的平均上升速度
要高于单气泡，Davidson and Harrison提出应用广泛
z ub
(7.28)
上式中，反应时间常数为 ，传质时间常数为
两相模型没有考虑气泡晕的影响，预测精度很差， 一般使用实验数据进行拟合，获得方程中参数。
2021/7/11
24
7.3.2 三相模型
K-L模型，由Kunii和Levenspiel提出，适用于快速气 泡的自由鼓泡床。假设如下：
《流化床反应器》课件
04
流化床反应器的优缺点
优点
高转化率
高选择性
流化床反应器能够实现高转化率，使得反 应更加彻底，提高了生产效率和产品质量 。
通过优化反应条件，流化床反应器能够实 现高选择性，从而降低副产物的生成，进 一步提高了产品的纯度和质量。
操作简便
适应性强
流化床反应器的结构简单，操作方便，易 于维护和维修，降低了生产成本。
流化床反应器可用于生产塑料，如 聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯等，通 过聚合反应将单体转化为高分子聚 合物。
在能源领域的应用
燃烧发电
燃料电池
流化床反应器可用于燃烧煤炭、生物 质和垃圾等燃料，产生高温高压蒸汽 驱动发电机发电。
流化床反应器可用于燃料电池发电， 通过氢气和氧气的化学反应产生电能 。
核能利用
流化床反应器可用于核燃料循环，包 括核燃料溶解、分离、纯化和再处理 等过程，实现核能的可持续利用。
在氢能生产领域，流化床反应 器可用于水蒸气重整和光催化 产氢，为可再生能源的储存和 运输提供床反应器的发展趋势
高效能化 随着技术的不断进步，流化床反 应器的性能将得到进一步提升， 实现更高的转化率和产物收率。
多功能化 未来的流化床反应器将具备更加 丰富的功能，能够适应多种反应 类型和生产需求，提高生产效率 和灵活性。
THANKS
感谢观看
循环流化床反应器
总结词
一种高效、环保的流化床反应器类型。
详细描述
循环流化床反应器是一种高效、环保的流化床反应器，其特点是固体颗粒在反应器内循环流动。这种 反应器的优点在于能够实现高效能、高转化率和低能耗，同时减少废气和废水的排放。循环流化床反 应器在煤燃烧、废弃物处理等领域有广泛应用。
第七章 工业催化剂的评价与宏观物性的测试
孔径分布的测定： 一般大孔范围的孔分布用压汞法
•求比表面的关键，是用实验测出不同相对压力P／P0下 所对应的一组平衡吸附体积，然后将P／V(P-P0)对P／P0 作图
77K时氮在非孔SiO2上吸附的等温线及直线化处理图
C 1 1 斜率 截距 Vm C Vm C Vm 1
比表面积：
• 目前应用最广泛的吸附质是N2，其Sm值为0.162(nm)2，吸 附温度在其液化点77.2K附近，低温可以避免化学吸附。 相对压力控制在0.05—0.35之间，当相对压力低于0.05时 不易建立起多层吸附平衡，高于0.35时，发生毛细管凝聚 作用。实验表明，对多数体系，相对压力在0.05—0.35之
常用测得的比孔容Vg和比表面Sg值计算r； r是表征孔结构情况的一个很有用的平均指标，当我们研究 同一种催化剂，比较孔结构对反应活性、选择性的影响时， 常常是比较催化剂的平均孔半径大小。
r2
Vg Sg
5. 孔径分布及其测定
孔径分布：是指催化剂的孔容积随孔径的变化而变化的情况。 如图研究孔大小和孔体积随孔径变化情况，可得到重要的孔 结构信息。
• 例如Pt和Ni用H2，Pd、Fe用CO或O2。H2和CO只与 催化剂上的金属发生化学吸附作用，而载体对这类 气体的吸附可以忽略不计。 • 同样，测定酸性表面应当选用NH3等碱性气体，而 碱性表面要用CO2等酸性气体作吸附质，在化学吸 附时应当选择合适的温度和压力。
• 式中V为化学吸附气体的体积； • N0为化学吸附反应的化学计量数；S0为一个金属原子占据 的面积，化学计量数N0的意义是指N0个金属原子与一个气 体分子进行反应。
p f 四氯化碳法测定孔容： •在一定的四氯化碳蒸气压力下，四氯化碳只在催化剂的细孔 内凝聚并充满。凝聚了的四氯化碳的体积，就是催化剂的内孔 体积。
第七章 流化床反应器
ΔPd 为床层压
ΔPb 的 10%～20%，开孔率约 1%。 u or ：
2 Δp d
设计筛孔分布板，先求小孔阻力系数，在求小孔气速
' ( u or = c d
ρ
π
)1 / 2
定出开孔数
N or ：
2 N or = u o /( d or or ) 4
2．内部构件：为了传热或控制气——固间接触，常在床内设置内部构件。 7.1-6 乳相的动态
500 < Rep < 200,000
130
化学反应工程课程讲稿
CD =
24 0.8431g
φs
Rep < 0.05 Rep 2 × 10 3 < Rep < 2 × 10 5
0.065 C D = 5.31 − 1.88φ s
Rep < 0.4
可利用公式，可用来考察对于大，小粒子范围的大小 细粒子
U br
u br = 0.711( gd b )1 / 2
d b = 0.853 1 + 0.272(U − U mf )
[
]
1/ 3
(1 + 0.0684 ρ )1.21
0.7
(U − U mf ) ⎡ At 4 / 7 ⎤ 1.5 g 1 / 7 + 1 ( ) ⎥ d b = 1.28 ⎢ 2/7 no g 0.3 ⎢ (U − U mf ) ⎥ ⎣ ⎦
3
(二维床)
(三维床)
Rc , Rb 分别为气泡云及气泡的半径
三维床指一般的圆柱形床，二维床为截面狭长的扁形床 气泡中气体的穿流量 q
q = 4u mf Rb = 4u f ε mf Rb
(二维床 )
流化床反应器PPT课件
2.1 工业合成甲基氯硅烷的研究
虽然格力雅试剂可以形成很多不同的Si-C键，但在现代有机硅工 业中，它已经被更为有效的方法所替代，最著名的具有原料易得、工 序简单、不用溶剂、时空产率高，且易于实现连续化大生产的直接合 成法。
1941年，罗伊首先提出了直接法合成有机氯硅烷。 第二年，穆勒也取得了专利。
Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipisicing elit.
第四章 动态模拟仿真
1 数值计算中参数的影响 A
B
2 数学模型
3 自由床流动特性的数值模拟 C
D 4 流化床外形对内部的流场的影响
4.1 数值计算中的参数影响
计算流体力学中，由于因变量在节点之间的 分布假设及推倒离散方程的方法不同，形成了有 限差分法、有限元法和有限体积法等不同类型的 离散化方法。
3.1 流化床内的构件
在流化床内设置若干层水平挡板、挡网或 垂直管束，便构成了内部构件。其作用是抑制 气泡成长并且粉碎大气泡，改善气体在床层中 的停留时间分布，减少气体返混合和强化两相 间的结构。
常见的内部构件可分为三类： 横向（水平）构件
纵向（垂直）构件
横向+纵向构件
3.1流化床内的构件
LOREM IPSUM DOLOR
2.1 工业合成甲基氯硅烷的研究 直接合成法反应：
对于综合性生产车间来说，直接法是必不可少的，但还需 辅以其他方法，方能满足生产需要和降低生产成本的要求。
2.2 直接法合成有机硅单体的原理
2.2 直接法合成有机硅单体的原理
反应过程中还可能发生热分解、歧化以及氯硅烷水 解（原料带进的水分）等副反应，致使反应产物变得更 为复杂，甲基氯硅烷产物组分可多达41个。
大气污染控制工程第七章课后习题答案
第七章气态活染物控制技术基础一、填空题1、吸收法净化气态污染物是利用混合气体中各成分在吸收剂中的不同，或与吸收剂中的组分发生，从而将有害组分从气流中分离出来。
【答】溶解度，化学反应2、用水吸收HC1气体属于，用N a OH溶液吸收S02属于，用酸性溶液吸收N H3属于。
【答】物理吸收，化学吸收，化学吸收3、目前工业上常用的吸收设备可分为、和三大类。
【答】表面吸收器，鼓泡式吸收器，喷洒式吸收器4、气体扩散同时发生在气相和液相中，扩散过程既包括，也包括。
【答】分子扩散，湍流扩散5、吸收操作线斜率Ls/G s称为吸收操作的液气比，物理含义为。
【答】处理单位惰性气体所消耗的纯吸收剂的量6、常用的吸收剂有和。
【答】水，碱金属钠、钾、铵或碱土金属钙、镁等的溶液7、防治S02污染的方法主要有清洁生产工艺、采用低硫燃料、、及等。
M g2+, S二酸，氨【答】燃料脱硫，燃料固硫，烟气脱硫8、湿式石灰/石灰石-石膏法存在结垢和堵塞问题，通过在吸收液中加入C a C l2、、、等添加剂可解决此问题。
【答】浆液的p H值，吸收温度，石灰石的粒度9、影响湿式石灰/石灰石-石膏法吸收效率的主要因素有，，，流体力学状态，控制溶液过饱和，吸收剂种类等。
【答】石灰/石灰石法，氧化镁法，钠碱法10、目前应用较多的脱硫方法有、、、氨吸收法、亚硫酸钠法、柠檬酸钠法等。
【答】催化还原法（选择性、非选择性)，吸收法，吸附法11、吸附设备主要有、和三种类型。
【答】固定床吸附器，移动床吸附器，流化床吸附器12、影响吸附容量的因素有、、、和。
【答】吸附剂表面积、吸附剂的孔隙大小、孔径分布、分子极性、吸附剂分子上官能团性质13、吸附区高度的计算方法有法和法。
【答】穿透曲线法；希洛夫近似法14、希洛夫方程式为。
【答】x=K L-t015、进入催化燃烧装置的气体首先要除去粉尘、液滴等有害组分，其目的为。
【答】防止中毒16、催化剂的组成为、和。
【答】主活性组分；助催化剂；载体17、催化剂的性能主要指其、和。
流化床反应器的设计
二、流化床反应器（Fluidized Bed ）
流化床反应器是：利 用气体或液体自下而 上通过固体颗粒床层 而使固体颗粒处于悬 浮运动状态,并进行 气固相反应或液固相 反应的反应。在用于 气固系统时，又称沸 腾床反应器。
•1、概述
• 流化床反应器广泛应用于气固催化反应 器，由于流化床反应器具有传热性能好、温 度均匀的特点，已成为强放热反应或对温度 特别敏感的反应过程重要设备。如成功应用 于萘催化氧化制备邻苯二甲酸酐、丙烯氨氧 化制备丙烯腈等。
•（小颗粒 ）
•（大颗粒）
•由上式看出，影响临界流化速度的因素有 ：
•①颗粒直径 ②颗粒密度 ③流体黏度
➢ 带出速度ut
➢ 实际操作气速u0
•①选定依据是流化数即u0/umf，通常为1.5~10 •②还可以按照u0/ut =0.1~0.4原则选取，所用气 体流速一般在0.15~0.5 左右。
•2、流化床床反应器的工艺计算
•液固流化为散式流化
•散式流化床 •聚式流化床
•颗粒与流体之间的密度差是它们主要区别
•气固流化为聚式流化
•②特殊（压力1较、高流的气态固化系统的或形者用式较轻的液体流化
较重的颗粒）情况下两种流化床判别：
•
wilhelm和郭慕孙首先先用弗劳德数来区分两种流化态：
•研究表明：
•为散式流化 •为聚式流化
带动固体颗粒运动的。
• 固体流态化分为几种形式如下：
• （a)固定床
•
(b)临界流化床
•
(c)流化床
•
(d)气流输送床
1、流态化的形式
•2.散式流化1、床和流聚式态流化化床的形式
•（1）散式流化床:
•
①颗粒均匀地分布在整个流化床。
流化床反应器
P
P
)0.94
0.88 0.06
m S
（7-9）
dp
1/ xi d pi
粒子平均直径m
S
粒子密度kg/m3
流体密度kg/m3
流体粘度（厘泊）
（3）带出速度ut (终端速度)
当气速增大到某一定值时，流体对粒子的曳力与粒子的重力相等，
则粒子就会被气流所带走。这一速度称带出速度。
对于球形粒子，作力的平衡有：
（7-1）
对已经流化起来了的床层，如将气速减小，则△P将循着图中的实
线返回，不再出现极值，而且固定床的压降也比原先的要小，这
是因为粒子逐渐静止下来时，大体保持着流化时的空隙率所致。
② 起始(或称最小)流化速率umf
起始流化速度(umf)：刚刚能够使粒子流化起来的气体空床流速。 从图中实线的拐弯点就可定出起始(或称最小)流化速率umf 。
扩大段高度一般可取：
③ 锥底高度h3
h2 D2
h3
1 2
Dctg
2
通常锥顶角θ=60度或90度
④ 流化床总高度： H h1 h2 h3
7.2.2 气泡及其行为
一般认为在流化床反应器中，除部分气体以起始流化速度流经粒
子间的空隙外，多余的气体都以气泡
状态通过床层，因此通常把密相床部
乳化相
分分为两相：气泡相和乳化相（气泡 气泡云 以外的密相床部分）。
① 沟流 产生原因：颗粒粒度小、气流速度小、分布板设计不合理、固
体物料潮湿或有粘性等。
② 腾涌(通常仅发生在小床） 产生原因：颗粒大、密度大、气速大、床高与床径比大等。
（5） 各种类型流化床简介
自由床 多段床 限制床 双体床
提升管 反应器
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第七章 流化床反应器1.所谓流态化就是固体粒子像_______一样进行流动的现象。
（流体）2.对于流化床反应器，当流速达到某一限值，床层刚刚能被托动时，床内粒子就开始流化起来了，这时的流体空线速称为_______。
（起始流化速度）3.对于液—固系统的流化床，流体与粒子的密度相差不大，故起始流化速度一般很小，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）4.对于气—固系统的流化床反应器，只有细颗粒床，才有明显的膨胀，待气速达到_______后才出现气泡；而对粗颗粒系统，则一旦气速超过起始流化速度后，就出现气泡，这些通称为_______。
（起始鼓泡速度、鼓泡床）5.对于气—固系统的流化床反应器的粗颗粒系统，气速超过起始流化速度后，就出现气泡，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，这种流化床称为_______。
（聚式流化床）6.对于气—固系统的流化床反应器，气泡在上升过程中聚并并增大占据整个床层，将固体粒子一节节向上推动，直到某一位置崩落为止，这种情况叫_______。
（节涌）7.对于流化床反应器，当气速增大到某一定值时，流体对粒子的曳力与粒子的重力相等，则粒子会被气流带出，这一速度称为_______。
（带出速度或终端速度）8.对于流化床反应器，当气速增大到某一定值时，流体对粒子的_______与粒子的_______相等，则粒子会被气流带出，这一速度称为带出速度。
（曳力、重力）9.流化床反应器的mf t u u /的范围大致在10～90之间，粒子愈细，比值_______，即表示从能够流化起来到被带出为止的这一范围就愈广。
（愈大）10.流化床反应器中的操作气速0U 是根据具体情况定的，一般取流化数mf U U 0在_______范围内。
（1.5～10）11.对于气—固相流化床，部分气体是以起始流化速度流经粒子之间的空隙外，多余的气体都以气泡状态通过床层，因此人们把气泡与气泡以外的密相床部分分别称为_______与_______。
（泡相、乳相）12.气—固相反应系统的流化床中的气泡，在其尾部区域，由于压力比近傍稍低，颗粒被卷了进来，形成了局部涡流，这一区域称为_______。
（尾涡）13.气—固相反应系统的流化床中的气泡在上升过程中，当气泡大到其上升速度超过乳相气速时，就有部分气体穿过气泡形成环流，在泡外形成一层所谓的_______。
（气泡云）14.气—固相反应系统的流化床反应器中的气泡，_______和_______总称为气泡晕。
（尾涡、气泡云）15.气—固相反应系统的流化床中，气泡尾涡的体积W V 约为气泡体积b V 的_______。
（1/3）16.气—固相反应系统的流化床，全部气泡所占床层的体积分率b δ可根据流化床高f L 和起始流化床高mf L 来进行计算，计算式为=b δ_______。
（f mff LL L -）17.在气—固相反应系统的流化床中设置分布板，其宗旨是使气体_______、_______、_______和_______为宜。
（分布均匀、防止积料、结构简单、材料节省） 18.在流化床中设计筛孔分布板时，可根据空床气速0u 定出分布板单位截面的开孔数or N =_______。
（or or u d u 204）19.在流化床中设计筛孔分布板时，通常分布板开孔率应取约_______，以保证一定的压降。
（1%）20.在流化床中为了传热或控制气—固相间的接触，常在床内设置内部构件，以垂直管最为常用，它同时具有_______，_______并甚至_______的作用。
（传热、控制气泡聚、减少颗粒带出）21.在流化床中为了传热或控制气—固相间的接触，常在床内设置内部构件，但很少使用水平构件，它对颗粒和气体的上下流动起一定的阻滞作用，从而导致床内产生明显的_______梯度和_______梯度。
（温度、浓度）22.在流化床中为了传热或控制气—固相间的接触，常在床内设置内部构件，但很少使用水平构件，它对颗粒和气体的上下流动起一定的_______作用，从而导致床内产生明显的温度梯度和浓度梯度。
（阻滞）23.气—固相反应系统的流化床反应器中，由于上升气泡的尾涡中夹带着颗粒，它们在途中不断的与周围的颗粒进行着交换，大量的颗粒被夹带上升，这种循环相当剧烈，所以自由床中的颗粒可认为是_______的。
（全混）24.气—固相反应系统的流化床存在着_______、_______、_______及_______四类区域。
（气泡区、泡晕区、上流区、回流区）25.当气流连续通过流化床的床层时，床层内那些带出速度小于操作气速的颗粒将不断被带出去，这种现象称为_______。
（场析）26. 当气流连续通过流化床的床层时，床层内那些带出速度_______操作气速的颗粒将不断被带出去，这种现象称为场析。
（小于）27.如果在流化床反应器的出口处要加二级旋风分离系统作为回收装置时，旋风分离器的第一级入口理应安置在_______处。
（分离高度）28.在流化床反应器中，当达到某一高度以后，能够被重力分离下来的颗粒都以沉积下来，只有带出速度小于操作气速的那些颗粒才会一直被带上去，故在此以上的区域颗粒的含量就近乎恒定了，这一高度称作_______。
（分离高度）29.描述流化床的数学模型，对于气、乳两相的流动模式一般认为气相为_______，而对乳相则有种种不同的流型。
（平推流）30.描述流化床的数学模型，对于气、乳两相的流动模式一般认为_______相为平推流，而对_______相则有种种不同的流型。
（气、乳）31.描述流化床的数学模型，按照模型考虑的深度而分的第Ⅱ级模型中，各参数值均为恒值，不随床高而变，但与气泡的大小_______。
（有关）32.描述流化床的数学模型，按照模型考虑的深度而分的第Ⅱ级模型中，各参数值均为_______，不随床高而变，但与气泡的大小有关。
（恒值）33.描述流化床的数学模型，按照模型考虑的深度而分的第Ⅱ级模型中，各参数值均为恒值，不随_______而变，但与气泡的大小有关。
（床高）34.描述流化床的数学模型，按照模型考虑的深度而分的第Ⅰ级模型中，各参数值均为恒值，不随床高而变，但与气泡的大小_______。
（无关）35.描述流化床的数学模型，按照模型考虑的深度而分的第Ⅲ级模型中，各参数均与气泡的大小_______，而气泡大小则沿_______而变。
（有关、床高）36.描述流化床的气泡两相模型，以0U 的气速进入床层的气体中，一部分在乳相中以起始流化速度mfU 通过，而其余部分（m f U U -0）则全部以_______的形式通过。
（气泡） 37.描述流化床的气泡两相模型，以0U 的气速进入床层的气体中，一部分在乳相中以起始流化速度mf U 通过，而其余部分_______则全部以气泡的形式通过。
[（m f U U -0）] 38.描述流化床的气泡两相模型，气泡相为向上的_______式流动，其中无催化剂粒子，故不起反应，气泡大小均一。
（平推）39.描述流化床的气泡两相模型，反应完全在乳相中进行，乳相流动状况可假设为_______或_______。
（全混流、平推流）40.描述流化床的气泡两相模型，反应完全在_______相中进行，乳相流动状况可假设为全混流或平推流。
（乳）41.描述流化床的气泡两相模型，气泡与乳相间的交换量Q 为_______与_______之和。
（穿流量q 、扩散量）42.描述流化床的鼓泡床模型，它相当于mfU U /0_______时，乳相中气体全部下流的情况，工业上的实际操作大多属于这种情况。
（＞6～11）43.描述流化床的鼓泡床模型，由于气速较大，因此该模型假定__________________________________，_____________________________，这样只需计算气泡中的气体组成便可算出反应的转化率。
（床顶出气组成完全可用气泡中的组成代表，而不必计及乳相中的情况）44.流化床反应器的开发和放大，国内外都有许多成功的经验，但一般都是从_______、_______、_______方面进行考虑和改进的。
（催化剂性能、操作条件、床层结构）45._______是指同时存在两个或更多相态的反应系统所进行的反应过程。
（多相反应过程）46.多相反应过程是指同时存在_______相态的反应系统所进行的反应过程。
（两个或更多）47.当前用于描述气—液两相流相间传质的模型有两大类：一是按_______来处理的双膜模型；一是按_______处理模型，如溶质渗透模型和表面更新模型。
（稳态扩散、非稳态扩散）48.当前用于描述气—液两相流相间传质的模型有两大类：一是按稳态扩散来处理的_______；一是按非稳态扩散处理模型，如_______和_______。
（双膜模型、溶质渗透模型、表面更新模型）49.流化床反应器中的操作气速0U 是根据具体情况定的，一般取流化数m f U U 0在_______范围内。
（B ）A. 0.1～0.4B. 1.5～10C. 10～15D. 0.4～1.550.流化床反应器中的操作气速0U 是根据具体情况定的，一般取流化数t u U 0在_______范围内。
（A ）A. 0.1～0.4B. 1.5～10C. 10～15D. 0.4～1.551.在流化床反应器中，气泡的尾涡体积w V 约为气泡体积b V 的_______。
（B ）A. 1/4B. 1/3C. 2/3D. 1/252.下列哪一项不属于流化床反应器按深度而分的第Ⅱ级模型的特点_______。
（C ）A. 各参数均为恒值B. 参数值不随床高而变C. 参数值与气泡大小无关D. 参数值与气泡大小有关53简述聚式流化床的形成？答：对于气—固系统的流化床反应器的粗颗粒系统，气速超过起始流化速度后，就出现气泡，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，这种流化床称为聚式流化床。
54.简述鼓泡床的形成？答：对于气—固系统的流化床反应器，只有细颗粒床，才有明显的膨胀，待气速达到起始鼓泡速度后才出现气泡；而对粗颗粒系统，则一旦气速超过起始流化速度后，就出现气泡，这些通称为鼓泡床。
55.简述描述流化床的特征流速的定义？答：特征流速为起始流化速度和带出速度。
1）当流速达到某一限值，床层刚刚能被托动时，床内粒子就开始流化起来了，这时的流体空线速称为起始流化速度。
2）当气速增大到某一定值时，流体对粒子的曳力与粒子的重力相等，则粒子会被气流带出，这一速度称为带出速度或终端速度。
56.简述流化床反应器中节涌床的特点？答：对于气—固系统，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，将固体粒子一节节的往上柱塞式的推动，直到某一位置而崩落为止，这种情况为节涌，此时的流化床为节涌床。