化学反应工程-25-第八章-流化床反应器课件.ppt

8.1.3 浓相区中气泡及行为;气泡晕：气泡云和尾涡都在气泡之外，且都伴随着气泡而上升；其中所含粒子浓度和乳相几乎相同，故总称为气泡晕。;单个气泡的平均上升速度可取：;气泡在上升过程中不断增大，其直径计算如下： ;气泡的长大并不是无限的，长大到一定程度后就会失去稳定性而破裂。;判断节涌与否的一个准则方程式为：;1、气泡云半径与穿流量;2、尾涡与气泡的体积比;3、气泡云、气泡晕与气泡的体积比;四、气泡中的粒子含量;例：有光滑的球形催化剂粒子，其平均直径为98μm，ρP=1.0g/cm3，εmf=0.6，在一直径为1m的等温三维自由床中流化，已知umf=0.2cm/s，u0=5.0cm/s，所用的分布板为多孔板，上有直径为0.2cm的均匀分布的孔750个，试估算在离床高0.2m及1.0m处的气泡大小和气泡云的厚度。如改用u0=2.0cm/s，则会有什么变化？;解：;当;乳相实际上是反应进行的场所，既有固体粒子，也有在粒子间渗流的气体。;在流速较小时，乳相中的气体以umf的速度向上流动，但由于部分粒子以大于umf的速度向下流动，伴随着粒子的吸附与粒子间的裹夹，使得部分气体从上往下传递，因此乳相中存在着上流和回流两类区域，其位置也是随机变动着的，但在定常态下，整个床截面上平均的上流和回流气量大致恒定。;乳相中的回流气量将超过其中的上流气量，按净流量计算，就成往下流了，在工业上，流化数;课后习题;8.1.4 粒子的带出、捕集和循环;H的计算式如下：;气流连续通过床层，使床层内那些utu0的粒子不断被带出去，这种现象称为扬析，扬析速度可用下式表示：;定义：分离高度H以上位置的粒子携带量，称为饱和携带量，以FS（g/s）表示。;②对于宽筛分的粒子，总的携带量可先按各个窄筛分独立算出，再总加起来，即：;例1：萘氧化制苯酐的微球硅胶钒催化剂，其粒度分布如下：;解：①内径dt;则：;③稀相床高度H;例2：有一批混合粒子，其中40μm的占40%，60μm的占40%，80μm的占20%，今在一直径为1m的自由床中流化，已知：;解：当dP=40μm时：;由饱和携带量曲线图查得：;当;设有一正常操作的流化床，由于某种干扰在床内某处出现一个空穴（气泡）；若干扰消失，空穴也消失，床层恢复原状，则此操作状态是稳定的。 但气固流化床却并非如此，当某处一旦出现空穴，则该处床层密度减小，附近的气体将优先取道此空穴，空穴处气体流量急剧增加，可将空穴顶部更多的颗粒推开，空穴更为增大，空穴增大使该处密度更小，气体流量进一步增大，从而产生恶性循环。这便是床层的内生不稳定性，是导致流化床流化质量不高的根源。;1、筛孔分布板的设计：;在不同径向位置，流化床的总压降是相同的。; 主要取决于开孔率，低开孔率、高压降的分布板有利于建立良好的流化状态；但动力消耗大。因此开孔率应大小适中。;下图为常见的几种分布板：;流化床内部构件可分为水平挡板和垂直构件两类：;垂直构件：包括各种垂直的传热管、旋风分离器的料脚等。 均匀地布置垂直构件相当于纵向分割床层，既可限制大尺寸的空穴，又不致形成明显的轴向温度梯度。;四、采用细颗粒、高气速流化床;当umku0umt时，气固接触转为湍流型态，此时床内已不能形成 稳定的气泡，颗粒聚成许多线状或带状粒子簇。这些粒子簇迅速 地上下漂移，可看作为浓相；气体呈许多流舌状高速穿过床层， 以稀相状态带出部分颗粒离开床层。一般umt为平均粒径的颗粒沉 降速度的2-9倍，说明??流床的气速已高于大部分（或全部）颗粒 的沉降速度，大量颗粒的带出使浓相区界面变得模糊。;umt称为转相流化速度，当速度u0umt时，气相由分散相转为连续相， 气固两相进入快速床阶段。此时整个流化床可看作是有大量固体返混 的浓相悬浮体，床内快速运动的线、带状粒子交联成网，其中包含许 多小旋涡，每一瞬间都有某些粒子簇迅速破裂并重新组合成新的粒子 簇。气固两相在更小尺度上接触的更为密切。此外粒子簇较单个颗粒 具有大得多的沉降速度，当它大到不能被气流悬浮时，就落下并离 散，从而形成大量的固体返混。