《化学反应工程》课程教学资源（PPT课件讲稿）第七章 流化床反应器

第七章流化床反应器 流化床中的两相运动 流化床中的传热和传质 流化床反应器的模拟和放大

第七章 流化床反应器 ◼流化床中的两相运动 ◼流化床中的传热和传质 ◼流化床反应器的模拟和放大

7.1流化床中的两相运动 概述 ■颗粒的流化特性 ■特征流速 气泡及其行为 ■分布板与内部构件 乳相动态 颗粒的带出和扬析

7.1 流化床中的两相运动 ◼ 概述 ◼ 颗粒的流化特性 ◼ 特征流速 ◼ 气泡及其行为 ◼ 分布板与内部构件 ◼ 乳相动态 ◼ 颗粒的带出和扬析

、概述 ■床层颗粒运动形态 流体自下而上流过床层,改变流体流速, 床层颗粒的运动形态的变化会有如下几种情 形 固定床 起始流化 散式流化(膨胀床) 聚式流化(鼓泡床) 节涌床 湍流床 气流输送

一、概述 ◼ 床层颗粒运动形态 –流体自下而上流过床层，改变流体流速， 床层颗粒的运动形态的变化会有如下几种情 形： • 固定床 • 起始流化 • 散式流化（膨胀床） • 聚式流化（鼓泡床） • 节涌床 • 湍流床 • 气流输送

定式,异流态化散式流态化聚式流态化节气流输送 公: 阅 图?1-1流态化的各种形式

床层的划分 依据颗粒浓度,分为上下两部分 上部:稀相床 ·下部:密相床/相床 流化床反应器的优点 传热效能高,床内温度易控制;用于氧化、 裂解、焙烧、干燥等过程; 大量固体颗粒可方便地往来运输;用于催 化裂化; 粒子细,可消除内扩散阻力,充分发挥催 化剂的效能

◼ 床层的划分 –依据颗粒浓度，分为上下两部分 • 上部：稀相床 • 下部：密相床 /浓相床 ◼ 流化床反应器的优点 –传热效能高，床内温度易控制；用于氧化、 裂解、焙烧、干燥等过程； –大量固体颗粒可方便地往来运输；用于催 化裂化； –粒子细，可消除内扩散阻力，充分发挥催 化剂的效能

流化床反应器的缺点 气流状况不均,有大量气泡产生,气-固两 相接触不够有效,达到高转化率较困难; 粒子运动全混式,停留时间不均一,以粒 子为加工对象时,产品质量不一; 粒子磨损,带出造成粒子损失,需加旋风 分离器等粒子回收系统

◼ 流化床反应器的缺点 –气流状况不均，有大量气泡产生，气-固两 相接触不够有效，达到高转化率较困难； –粒子运动全混式，停留时间不均一，以粒 子为加工对象时，产品质量不一； –粒子磨损，带出造成粒子损失，需加旋风 分离器等粒子回收系统

二、颗粒的流化特性 Geldar颗粒分类法 以颗粒密度、粒径划分 A、B:适用于流化,A类颗粒流化性能最好。 A:100-500ym,0.2-0.4g/m3 ·B:200~2000pm,0.5~5g/cm3 c:颗粒过细,粒间有粘附性,易沟流,不适用于 流化; ≤50um 21000 u m, p>0.5 g/cm 3

二、颗粒的流化特性 ◼ Geldart颗粒分类法 以颗粒密度、粒径划分； – A、B：适用于流化，A类颗粒流化性能最好。 • A：100~500μm，0.2~0.4g/cm3 • B：200~2000μm，0.5~5g/cm3 – C：颗粒过细，粒间有粘附性，易沟流，不适用于 流化； • dp 1000μm，ρp >0.5 g/cm3

B A 0.5 do, em 图72-5根据流化特性的粒子分类

、特征流速 起始流化速度(最小流化速度) 指刚刚能够使粒子流化起来的气体空床流 速 500 固定床 流化床 200 夹带开始 △p At 斜率 10空床流速a0,c血/s 图72-1均匀砂粒的压降与气速的关系

三、特征流速 ◼ 起始流化速度（最小流化速度） –指刚刚能够使粒子流化起来的气体空床流 速。 –采用测定床层压降变化的方法来确定

起始流化速度(最小流化速度) 流化床的压降计算公式 △P (1-E丌)(Pn-p) 起始流化速度计算公式 1.75 d,unt p、2.1501-6n)dnn}P、dp(pn-p)g ·对小粒子,左侧第一项可忽略 (,4n) g Re1000

◼ 起始流化速度（最小流化速度） –流化床的压降计算公式 –起始流化速度计算公式 • 对小粒子，左侧第一项可忽略 • 对大粒子，左侧第二项可忽略 L g A W P mf mf p t  = = (1− )( − ) 2 3 2 3 2 3 ( ) ( ) 150(1 ) ( ) 1.75              d u d u d g p mf p p s mf p mf mf s mf −  = −  + , Re 20 150 1 ( ) 2 3  −   − =  p mf s p p mf mf g d u       , Re 1000 1.75 2 3    − =  mf p s p p mf g d u     