第二章气液固三相浆态床反应器ppt课件

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百度文库0.35 uG

L L
72

1 3

1


图6气液鼓泡淤浆床气含率关联式的比较
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Koide将实验数据回归，得到按空床截面积计算的固体完
全悬浮的临界气速 UGc与固体颗粒在静止流体中的终端速
度 ut 之比如下：
uGC ut

0.801
S L L
0.60
cS
S

0.146

gDR uL

0.24
1

807
图1 淤浆床鼓泡反应器中的流型
Deckwer等发表了气体 分布器工作良好情况 下气液两相鼓泡反应 器的流型。
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流型
对水—空气系统， 气液鼓泡反应器的 流动状态与区域
图2 鼓泡塔流动状态分布区区域图
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流型
根据气泡流动的行为，可以划分出三种流动型态：
(1)安静鼓泡区，又称为气泡分散区(dispersed bubble regime)
(2)湍流鼓泡区，又称为气泡聚并区(coalesced bubble regime)
(3)栓塞区(sluggingregime)，又称节涌区。
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流型
当淤浆的性能可作为拟液体时，如颗粒直径 ≤50µm，且固含率不超过16％，气—液两相流动的流动状 态分区图可适用于气—液—固三相鼓泡淤浆反应器。
浆态床反应器
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浆态床反应器的产业化进程
固相运动的三相反应器，可称为浆态反应器
1997年 1996年 1953年 最早
美国建立了日产260t 三相床合成装置
Sasol公司实现费托合 成技术的工业化
Rheinpreussen公司建成浆态 床反应器中试规模实验厂
催化剂颗粒较易磨损，但磨损程度低于气—固相流化床。
气相呈一定程度的返混，影响了反应器中的总体速率。
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浆态床反应器的流体力学
流型 固体完全悬浮的临界气速 气含率 气泡尺寸和分布
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流型
鼓泡淤浆床反应器其流体力学特性与气液鼓泡反应器 相同或相接近。
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S
气含率
三相鼓泡淤浆反应器的气含率或气相分率 G , 反映占主导的气
泡尺寸与上升速度，任一反映气泡尺寸与上升速度的体系均能 影响气含率。
在安静鼓泡区，径向气含率的分布趋于平坦。
在湍流鼓泡区，气含率在床层中心区出现最大值，沿径向逐渐
降低。
一般，表观气速 uG 增大，气含率 G 增大。
对于大颗粒固体，dP≥lOOµm时， G 随淤浆中固含率 S 增大而减小；
对于小颗粒固体， 增大时， 的变化不明显；液体的粘度和表
面张力增加， 减小 S 。
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气含率
Fan的专著整理了众多气—液 两相鼓泡床气含率的关联式
Hughmark对于空气—水系统，气 液两相鼓泡床气含率的关联式：
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固体完全悬浮的临界气速
图3是Kojima归纳的众多研究者关 于淤浆鼓泡床临界气速的关联式
Csc是无气泡两相淤浆中固体
完全悬浮时的临界固体质量浓 度，kg / m3slurry
SL 是无气泡时的液-固两
相淤浆密k度g /，m3 slurry。
图4 鼓泡淤浆床临界气速关系式
g
4 L

L
3 L

0.578

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固体完全悬浮的临界气速
由图可见，以空气为介质 时 U Gc 值的大致范围。
导流筒结构尺寸对U Gc具有影 响，如果固体颗粒的粒度范 围宽，则 UGc值有所增加。
图5颗粒浓度 气Cs速对固U G体c的完影全响悬浮的临界
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uGc
固体完全悬浮的临界气速
对于鼓泡淤浆床反应器，固体完全悬浮时的临界气速U Gc 是非常重要的操作参数。鼓泡淤浆反应器中操作气速一定 要超过固体完全悬浮时的临界气速，才能正常操作。
临界气U速Gc 取决于颗粒的特性、固体的浓度、液体特 性及床层特性，如床层直径与分布器直径之比，分布器的 类型及开孔率，有无导流筒等因素有关。
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固体完全悬浮的临界气速
实验表明：临界气速 UGc随着颗粒在液体中的终端速度 ut
(即颗粒直径) 增大而增大
随着密度差（S L）增大和颗粒浓度 Cs增大而增大；
随着床层直径增大而增大；
随着液体粘度增大而增大；
随着表面张力 L增大而减小。 床层的锥形底比平底可降低 uGc / ut 值。
可以在不停止操作的情况下更换催化剂 催化剂不会像固定床中那样产生烧结
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浆态反应器的缺点
液相是热载体时，要求所使用的液体为惰性，不与其中某一 反应物发生任何化学反应。要求蒸气压低、热稳定性好，不 易分解，并且其中对催化剂有毒的物质含量合乎要求；如进 行氧化反应时，耐氧化的惰性液相热载体的筛选是一个难点。
上述流型间的过渡条件与液体特性、气体分布器的设 计、颗粒特性及床层尺寸等因素有关。
对于高粘度的流体在很低的表观气速下可形成栓塞流。 气体分布器如采用微孔平均直径低于150µm的素烧陶瓷 板，当表观气速达0.05～0.08m／s时，仍为气泡分散区。 当多孔板孔径超过lmm时，气泡分散区仅存在于很低的表 观气速。 所以，鼓泡淤浆床反应器能否使用图2流动状态分区图 需视淤浆及分布器等具体情况而定。
应用于费托合成
图1 淤浆床鼓泡反应器中的流型
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浆态床反应器
主要内容
浆态床反应器中的 流体力学
浆态床反应器中的 传递过程
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浆态床反应器的优点
使用细颗粒催化剂，消除了大颗粒催化剂粒内传质及传热对 反应的影响
液体滞留量大，热容量大，并且淤浆床与换热元件间的给热 系数高，容易移走反应热，温度易控制，床层可处于等温状 态