流化床反应器
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固体流态化的基本概念 流化床反应器的结构 PowerPoint PPT Presentation


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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: u 0 < u mf 时,固体粒子不动,床层压降随 u 增大而增大。 流化床阶段: u mf ≤u 0 ≤u t 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。

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固体流态化的基本概念 流化床反应器的结构

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Presentation Transcript


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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


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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: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。


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  • 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。


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  • 散式流化和聚式流化

  • 散式流化

    db/dp<1

    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△ρ值越小,则越接近理想流化,流化质量也就越好。


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  • 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。


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  • 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。


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  • 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


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  • 压降:

    当dp/D<1/20,L0/D<2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。


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流化速度u0

  • 临界流化速度umf

  • 操作速度u0

  • 带出速度ut


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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


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  • 工业生产中常见流化床反应器形式


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  • 工业生产中常见流化床反应器形式


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  • 工业生产中常见流化床反应器形式


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流化床反应器结构

  • 反应器主体

扩大段

分离段

浓相段

锥底


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流化床反应器结构

  • 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


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  • 气体分布装置:

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


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  • 气体分布装置:

泡帽侧缝分布板 泡帽侧孔分布板


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条形侧缝分布板

直孔泡帽分布板


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锥型侧缝分布板

锥型侧缝分布板

直孔筛板

锥型侧孔分布板


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  • 气体预分布器

帽式分布器

同心圆锥壳式分布器


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  • 气体预分布器

弯管式分布器

充填式分布器

开口式分布器


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  • 内部构件:

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


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  • 内部构件:

内旋挡板

多旋挡板


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  • 换热装置

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)


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  • 换热装置

蛇管式换热器

套管式换热器

横排管束换热器


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  • 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。


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