任务2-4流化床反应器操作指导

1、v任务2-1 固定床反应器仿真操作v任务2-2 确定气固相反应器类型v任务2-3 固定床反应器操作指导v任务2-4 流化床反应器操作指导v任务2-5 流化床反应器仿真操作固定床反应器：固定床反应器：床层温度难以控制，热效应大的反应难床层温度难以控制，热效应大的反应难以防止局部过热；以防止局部过热；固体物料或催化剂的更换或高温下输送固体物料或催化剂的更换或高温下输送较难。较难。温度温度最高温度最高温度 使固体颗粒悬浮于流动的流体中，并使整个系使固体颗粒悬浮于流动的流体中，并使整个系统具有类似流体的性质。统具有类似流体的性质。 催化反应、颗粒物料燃烧汽化、干燥、焙烧以催化反应、颗粒物料燃烧汽化、干

2、燥、焙烧以及输送等过程。及输送等过程。 理理想想流流化化床床实际生产中，通常采用的操作气速在0.150.5m/s。对热效应不大、反应速率慢、催化剂粒度小、筛分宽、床内无内部构件和要求催化剂带出量少的情况，宜选用较低气速。反之，则宜用较高的气速。驼峰驼峰降速时降速时umf utmfuuk0流化数一般在1.510的范围内，也有高达几十甚至几百的。如制苯酐的流化数k1040，石油催化裂化k=3001000。u散式流态化（液固系统）：固体颗粒均匀分散在液体中，颗粒散式流态化（液固系统）：固体颗粒均匀分散在液体中，颗粒间无显著的干扰，有一稳定的上界面。间无显著的干扰，有一稳定的上界面。理想流态化理想流态

3、化u聚式流态化（气固系统）：极不稳定的沸腾床，处于流态化聚式流态化（气固系统）：极不稳定的沸腾床，处于流态化的颗粒群是连续的，称连续相，气泡是分散的，叫分散相。的颗粒群是连续的，称连续相，气泡是分散的，叫分散相。在床层的空穴处，气体涌向空穴，流速增大，并夹带少量颗在床层的空穴处，气体涌向空穴，流速增大，并夹带少量颗粒以气泡的形式不连续地通过床层，在上升时逐渐长大、合粒以气泡的形式不连续地通过床层，在上升时逐渐长大、合并或破裂，使床层极不稳定、极不均匀。并或破裂，使床层极不稳定、极不均匀。 两种流态化p与u的关系沟流沟流处理方处理方法：法：预先预先干燥物料干燥物料并适当加并适当加大气速，大气速，

4、在床内加在床内加内部构件内部构件及改善分及改善分布板结构布板结构等等 处理方法：处理方法：在床内加在床内加设内部构件，以防止大设内部构件，以防止大气泡的产生，或在可能气泡的产生，或在可能的情况下减小气速和床的情况下减小气速和床层高径比层高径比动画动画1-加料口2-气固分离装置3-壳体4-换热器5-内部构件6-卸料口7-气体分布装置 气体预分布器气体预分布器 气体分布板气体分布板气体分布装置 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。弯弯管管式式同同心心圆圆壳壳帽帽式式充充填填式式开开口口式式气气体体分分布布 支撑：床层上的固体颗粒不至于漏

5、下 分流：使气体分布均匀，造成良好的起始 流化条件 导向：抑制气固恶性聚式流态化 类型：直孔型、直流型、侧流型、密孔型、填充型、短管式分布板以及多管式气流分布器等 (1)直孔型分布板泡帽侧缝分布板 泡帽侧孔分布板 (3)侧流型分布板直孔泡帽分布板锥型侧缝分布板锥型侧孔分布板锥型侧缝分布板内部构件：作用：改善流化操作质量 （1）减少气体返混； （2）使气泡破碎，增强气固相间接触； （3）降低流化床层的高度，减少颗粒的带出。工业上气速较低时，可选用金属丝挡网。一般用挡板。内内旋旋外外旋旋多多旋旋缺点：颗粒沿床高产生分级，床层纵向的温度梯度增大，颗粒的磨损也增大。气气固固分分作用：回收细粒作用：回收

6、细粒形式：设置分离段形式：设置分离段 设置收尘器设置收尘器 旋风分离器、过滤管旋风分离器、过滤管列管式换热器：单管式和套管式 管束式换热器：直列和横列鼠笼式换热器 蛇管式换热器 列列管管式式换换立立式式横横排排管管束束鼠鼠笼笼式式蛇蛇管管式式气固相反应器的选择气固相反应器的选择流化床直径的计算流化床直径的计算 流化床高度的确定流化床高度的确定（1）流流化化床床式中式中 D反应器直径，m； qv操作条件下的气体体积流量，m3/s； u0操作空床气速，m/s。0vuq4D扩扩大大tvdduqD4流化床高1流化床层高度(浓相段高度)h12分离段高度h23扩大段高度h”24锥底部分高度h3流化床总高度

7、 h=h1+h2+h”2+h3五、五、流流化化床床反反应应（一）颗粒粒度和组成的控制（二）压力的测量与控制（三）温度的测量与控制（四）流量控制（五）开停车及防止事故的发生（一）一）颗颗粒粒粒粒度度对流态化质量和化学反应转化率有重要影响。氨氧化制丙烯腈的反应器：要求粒径小于44m的“关键组分”粒子占20%-40%，措施：安装 “造粉器”。造粉：当发现床层内粒径小于44m的粒子小于12%时，就启动造粉器。造粉器实际上就是一个简单的气流喷枪。它是用压缩空气以大于300m/s的流速喷入床层，黏结的催化剂粒子即被粉碎，从而增加了粒径小于44m离子的含量。检测：在造粉过程中，要不断从反应器中取出固体颗粒样

8、品，进行粒度和含量的分析，直到细粉含量达到要求为止。（二）二）压压力力的的u 了解流化床各部位是否正常工作较直观的方法u 对于实验室规模的装置，常用U型管压力计，通常压力计的插口需配置过滤器，以防止粉尘进入U型管。工业装置上采用带吹扫气的金属管作测压管。测压管直径一般为12-25. 4 mm ，为了确保管线不漏气，所有丝接的部位最后都是焊接的，同时也要确保阀门不漏气。 u 由于流化床呈脉冲式运动，需要安装有阻尼的压力指示仪表，如压差计、压力表等。有经验的操作者常常能通过测压仪表的运动预测或发现操作故障。 （三）三）温温度度的的 目标：床内温度分布均匀，符合工艺要求的温度范围，化学反应的最优反应

9、温度。 测量手段：标准的热敏元件，如适应各种范围温度测量的热电偶。 床层轴向和径向的分布数据死区反应过于剧烈换热设备发生故障高温区可及时调整气体流量来改变流化状态，从而消除 可以通过调节反应物流量或配比加以改变。 加以排除（四）四）流流u 保证最优流化状态下，有较高的反应转化率。u 一般原则是气量达到最优流态化所需的气速后，应在不超过工艺要求的最高反应温度或不低于工艺要求的最低反应温度的前提下，尽可能提高气体流量，以获得最高的生产能力。u 气体流量的测量一般采用孔板流量计，要求被测的气体是清洁的。当气体中含有水、油和固体粉尘时，通常要先净化，然后再进行测量。系统内部的固体颗粒运动，通常是被控制

10、的，但一般并不计量。它的调节常常在一个推理的基础上，如根据温度、压力、催化剂活性、气体分析等要求来调整。在许多煅烧操作中，常根据煅烧物料的颜色来控制固体的给料。（五）五）开开停停车车及及粗颗粒：细颗粒：容易团聚，尤其是用未经脱油、脱湿的气体流化时1先用被间接加热的空气加热反应器，以便赶走反应器内的湿气，使反应器趋于热稳定状态。2当反应器达到热稳定状态后，用热空气将催化剂由贮罐输送到反应器内，直至反应器内的催化剂量足以封住一级旋风分离器料腿时，才开始向反应器内送入速度超过临界流化速度不太多的热风（热风进口温度应大于400），直至催化剂量加到规定量的1/21/3时，停止输送催化剂，适当加大流态化热风。对于热风的量，应随着床温的升高予以调节，以不大于正常操作气速为度。（五）五）开开停停车车及及粗颗粒：细颗粒：容易团聚，尤其是用未经脱油、脱湿的气体流化时3当床温达到可以投料反应的温度时，开始投料。如果是放热反应，随着反应的进行，逐步降低进气温度，直至切断热源，送入常温气体。如果有过剩的热能，可以提高进