流化床反应器.ppt

流化床反应器,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：u0umf时，固体粒子不动，床层压降随u增大而增大。流化床阶段：umfu0ut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。,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，固体颗粒就不能沉降下来，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/dp1 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匀，故称作散式流化态。颗粒越细，流体与固体的值越小，则越接近理想流化，流化质量也就越好。,聚式流化 db/dp10 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。,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 消除方法：床内设内部构件；降低u,压降：当dp/D1/20，L0/D2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,带出速度ut,操作速度u0,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,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,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,流化床反应器结构,包括气体预分布器和气体分布板。其作用是使气体均匀分布，以形成良好的初始流化条件，同时支承固体颗粒。以下为常见气体分布板形式：凹型筛孔板 单个直孔泡帽,气体分布装置：,泡帽侧缝分布板 泡帽侧孔分布板,气体分布装置：,条形侧缝分布板,直孔泡帽分布板,直孔筛板,锥型侧缝分布板,锥型侧孔分布板,锥型侧缝分布板,气体预分布器,同心圆锥壳式分布器,帽式分布器,充填式分布器,开口式分布器,弯管式分布器,气体预分布器,包括档网、档板和填充物等。作用：破碎气体在床层中产生的大气泡，增大g-s相间的接触机会，减少返混，从而增加反应速度和提高转化率。,外旋挡板,内部构件：,多旋挡板,内旋挡板,内部构件：,间接换热 列管式 单管式 套管式 换热方式 管束式 鼠笼式 蛇管式 直接换热直接向床内喷水（如丁烯氧化脱氢流化床，效果很好）,换热装置,横排管束换热器,蛇管式换热器,套管式换热器,换热装置,气固分离器 作用：回收上升气流中不仅带的细粒和粉尘，并避免带出的粉尘影响产品的纯度。,