化学反应工程流化床反应工程市公开课获奖课件

1、第七章 流化床反应工程1 概述 固体流态化当流体介质(液体或气体)通过固体颗粒层时，在适当流速下，床层中固体颗粒悬浮在流体介质中，进行不规则激烈运动，整个床层像开了锅水同样，含有像液体同样能够自由流动性质，这种现象称为固体流态化。流化过程： 流体自下而上地通过固体颗粒层（1）流体流速较小，固体颗粒静止不动；（2）流速升高到某一数值，床层开始膨胀，床层空隙率开始增长，床高增长（3） 流速再升高，流体与颗粒间摩擦力等于固体颗粒重量时，固体颗粒即悬浮在流体中，此即流态化开始，其相应流体空床线速度称为临界流化速度(umf)。（4）流体流速大干临界流化速度时，床层空隙率进一步增大，床高也相应增长，床层进

2、入完全流化状态。第1页第1页流态化各种形式（5）流体流速再继续增大列某一个程度时，固体颗粒将被流体惜出，此现象称为气流输送，相应流速称为颗粒带出速度(ut)尹芳华 , 化学反应工程基础 , 04月第1版 , 第113页第2页第2页流态化技术长处： (1)床内物料流化状态，有助于实行连续流动和循环操作； (2)传热效能高，并且床内温度易于维持均匀。 (3)气固相之间传质速率较高。 (4)粒子较细，可减少或消除内扩散阻力，充足发挥催化剂效能； (5)流化床结构比较简朴,紧凑，故适于大型生产操作；不足： (1)气体流动情况不均，部分气体以气泡形式通过床层,严重地减少了气固相接触效率; (2)在连续流

3、动情况下，固体粒子快速循环和气泡搅动作用，会造成固体粒子某种不利停留时间分布，且转化率不高, 影响反应速率和造成副反应增长。 (3)粒子磨损和带出造成催化剂损耗，加剧了对设备磨损。第3页第3页压力喷雾干燥流程（垂直下降逆流型） 第4页第4页流态化技术应用：（1）催化裂化（2）丙烯氨氧化制丙烯腈（3）萘氧化制邻苯二甲酸酐2、流化床中气、固运动流化床流体力学流态化操作，必须使气速高于临界流化速度，普通又不超出带出速度。第5页第5页球形颗粒临界流化速度：第6页第6页 球形固体颗粒终端速率：第7页第7页3、流化床膨胀比流化床体积与起始流化时床层体积之比叫膨胀比。对于均始终径床层，它也就是流化床高L与起

4、始流化时床高Lmf正比第8页第8页影响原因有固体颗粒直径和物性、气体流速和物性、床直径和高度、分布板形式等，气速越大或床径越小则膨胀比越大或流化床密度越小。双质体振动流化床干燥机 第9页第9页第10页第10页第11页第11页 气泡及其行为 (1)气泡结构两种汇集状态：固体颗粒很少气泡气泡相；包括绝大多数固体颗粒连续相乳化相。单个气泡在流化床中上升速度：第12页第12页流化床中颗粒运动第13页第13页3 流化床中传递过程1流化床中传热（1）固体颗粒之间传热：温差很小，能够不予考虑；（2）颗粒与流体之间传热：温差很小，能够不予考虑；（3）床层与换热面之间传热：决定床层温度和换热面积大小关键。第14

5、页第14页第15页第15页第16页第16页第17页第17页2 流化床中传质 (1)粒子与流体间传质 此式是以液体流化床数据为基础此式是以液固和气固流化床数据为基础第18页第18页(2)气泡与乳相间传质 气相反应物从气泡向乳化相传递与反应产物从乳化相向气泡传递对反应进行含有主要意义。第19页第19页XZG系列旋转闪蒸干燥机 第20页第20页4、 流化床中数学模型1、简朴均相模型：指全混流模型和活塞流模型：2、两相模型：气泡相(活塞流)乳化相(活塞流)模型、气泡相-乳化相(全混流)模型。 两相模型参数需随反应器规模而变3、气泡模型：实质是将流化床过程各个参数集中表达在气泡直径上，此即所谓流化床单参数模型泡尺寸。 4、拓展了流化床模型：这类模型考虑了分布器和自由空间影响。干燥设备振动流化床 第21页第