5 气固两相系统.ppt

流化床反应器的工艺计算 要求：确定床径和床高 确定床内构件 计算传热面积 直径 反应器主体直径D1 v0-----操作条件下的气体体积流量 扩大段直径D2 vd-------扩大段的气体体积流量 流化床的高度 总高度分： 床层（浓相段）高度hf 　　　 分离段（稀相段）高度h1 　　　 扩大段高度h2 　　　 锥底高度h3 浓相段高度hf 床层高度由静床高h0和膨胀比R确定 或h0=τu u：气体停留时间 其中催化剂体积VS和催化剂质量GS 的确定方法与固定床相同。 3.扩大段高度h2 经验取：h2=D2 4.锥底高h3 一般锥角θ=60度或90度 H=hf+h1+h2+h3 5.4 流化态技术的应用 一、流态化技术在工业中的应用 1、化学反应过程 ①湿法冶金中：流态化浸出和洗涤、流态化离子交换 ②火法冶金：沸腾焙烧（ZnS精矿）沸腾氯化（钛铁矿精矿） 2、 物理过程：①颗粒分级②流态化洗涤③流态化干燥（喷雾干燥）④物料输送：最典型的是颗粒物料的气力输送 二、流态化技术的优缺点 1、优点 ① 易于连续化和自动控制。 ② 相际混合均匀，温度均匀。 ③ 相际之间接触面大，传质、传热速率大、效果好，可 强化化学反应过程。 2、 缺点 ① 气体流动情况十分复杂。 ② 颗粒在反应器内停留时间不均。 ③ 固体颗粒在气流作用下易粉碎，粉末易被气流夹带。 ④ 一些高温过程，微粒易于聚集和烧结（有时不得不降 温，从而降低反应速度）。 5.1 流态化的基本特征 5.2 最小流态化速度 5.3 最小鼓泡速度 5.4 流态化气泡特征 5.5 Geldart 颗粒分类 5.6 流化床反应器的结构 5.7 流化床的高度与直径 5 气-固两相系统 5.1 流态化的基本特征 流态化曲线——床层孔隙率（或床层高度）、压降与流体表观流速的关系曲线。 流体通过流化床的阻力 流体通过颗粒床层的阻力与流体表观流速（空床流速）之间的关系可由实验测得。???? 下图是以空气通过砂粒堆积的床层测得的床层阻力与空床气速之间的关系。由图可见，最初流体速度较小时，床层内固体颗粒静止不动，属固定床阶段，在此阶段，床层阻力与流体速度间的关系符合欧根方程；当流体速度达到最小流化速度后，床层处于流化床阶段，在此阶段，床层阻力基本上保持恒定。 1、有明显的临界流态化点和临 界流态化速度; 2、流态化床层的压降为一常数; 3、有平稳的流态化界面; 4、流态化床层的空隙率在任何流速下,都具有一个代表 性的均匀值,不因床层内的位置而变化。 理想流化床的特点: 实际流化床的特点: 固定床与流化床分界点所对应的流体表观流速。 请同学们总结出实际流化床的特点？？？？ 临界流态化速度 临界流化状态（速度） 流体的流速达到颗粒受到的阻力=重力-浮力 颗粒悬浮在流体中 床层压降的理论值 5.2 最小流化速度 确定方法 ① 可由实验测定，即通过Δp-u关系曲线确定。 ② 可用近似计算法求得——量纲分析或相似理论法。 1、细颗粒 2、粗颗粒 3、有不良流态化现象发生时 根据上节中的欧根方程，对于小颗粒(Rep＜20）又可以利用固定床压降的计算式（5-32） （1）流化床的压降 （2）固定床的压降 此时，床层压降既符合固定床计算式，又符合流化床计算式。 设流化床的床层高度为L，床层空隙率为ε，则此时，床层压降既符合固定床计算式，又符合流化床计算式。 流化床的操作范围 1、起始流化速度umf 5.3 最小鼓泡速度 对于小颗粒， u= umf时，散式流化床 u umb时，鼓泡流化床 与颗粒的平均尺寸有关 与颗粒的尺寸分布有关 对于大颗粒， u= umf时，聚式流化床 气泡的尾涡与尾迹 1、气泡的产生与运动与颗粒的性质、风板、流化床的尺寸有关； 2、相同的颗粒，相同的流化速度、相同的深