流化床反应器简介PPT

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固定床和流化床反应器ppt课件

层，可采用离心流动或向心流动，床层同外界无热交换。径向反应器与轴向反应器相比，流体流动的距离较短,流道截面积较大,流体的压力降较小。但径向反应器的结构较轴向反应器复杂。以上两种形式都属绝热反应器,适用于反应热效应不大,或反应系统能承受绝热条件下由反应热效应引起的温度变化的场合。
• ③列管式固定床反应器。
• 当流体通过床层的速度逐渐提高到某值时，颗粒出现松动，颗粒间空隙增大，床层体积出现膨胀。如果再进一步提高流体速度，床层将不能维持固定状态。此时，颗粒全部悬浮与流体中，显示出相当不规则的运动。随着流速的提高，颗粒的运动愈加剧烈，床层的膨胀也随之增大，但是颗粒仍逗留在床层内而不被流体带出。床层的这种状态和液体相似称为流化床。其中，流化床的种类有：最小流化床，鼓泡流化床，腾涌流化床。
固定床反应器的结构
1.绝热式固定床反应器 1.1单段绝热式
1-矿渣棉2-瓷环3-催化剂 1-催化剂 2-冷却器
固定床反应器有三种基本形式
• 固定床反应器有三种基本形式： • ①轴向绝热式固定床反应器。流体沿轴向自上而
下流经床层，床层同外界无热交换。 • ②径向绝热式固定床反应器。流体沿径向流过床
固定床反应器
• 固定床反应器又称填充床反应器，装填有固体催化剂或固体反应物用以实现多相反应过程的一种反应器。固体物通常呈颗粒状，粒径2～15mm左右，堆积成一定高度或厚度的床层。床层静止不动，流体通过床层进行反应。
固定床反应器
分类及其应用
不同的传热要求和传热方式
单段绝热式
二段
绝热式多段绝热式
真思考如何为以后的发展开好头。
Thank you
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

流化床反应器ppt课件

mf 和 m 为临界状态和实际操作条件下床层的平
均密度。
颗粒带出速度 u ：
t 流化床中流体速度的上限，流体对粒子的曳
力与粒子的重力相等，粒子将被气流带走。
对于球形颗粒等速沉降时，可得出下式：
4 d p ( p f ) g
ut

f D
3

1
2
式中
D
过程原理
过程原理
过程原理
典型装置
壳体
气体分布装置
换热器
内部构件
催化剂的加入与卸
出装置
气固分离装置
流化床反应器的相关参数
流化过程床层压降变化
临界流化速度 u mf（起始流化速度，也称最低流化速度）：颗
粒层由固定床转化为流化床时流体的表现速度。
小颗粒
大颗粒
经验公式
umf
d ( p f ) g ( R 20 )
▪ 有气-固相流化床催化反应器和气-固相流化床
非催化反应器两种
▪ 以一定的流动速度使固体催化剂颗粒呈悬浮湍
动，并在催化剂作用下进行化学反应的设备称
为气-固相流化床催化反应器（常简称为流化
床），它是气-固相催化反应常用的一种反应器
▪ 而在气-固相流化床非催化反应器中，是原料气
直接与悬浮湍动的固体原料发生化学反应。
e

1650 f
u
2
mf
2
p
d p ( p f ) g
( Re 1000 )
24.5 f
umf 0.00923
d
1.82
p
( p f )

0.88
f

0.06

流化床反应器讲解课件

umf
0.00923
d
( 1.82
p
p
0.88 f
f
0.06 f
)0.94
该式适用于临界雷诺数Remf ＜5的情况
当Remf>5时，所求得的umf应加以校正
20
图10-11临界流化速度的修正系数
21
2.带出速度
• 当气速略大于颗粒的自由沉降速度时，颗粒沉降不下来而被流体带出。开始把颗粒带出的速度称为带出速度。
对于球形颗粒，当Re＜0.4时，
ut
d
2 p
(
p
f
1.835 f
)
对于Ret>0.4的情况，要进行校正 .
校正的方法：先由上式求出ｕt的近似值
u
' t
，再求出
Re t
=
d put' t t
，由Ret查图10-12得校正系数FD.
实际带出速度为
ut
=
FD
•
u
' t
22
对于非球形颗粒，因它比同体积的球形颗粒具有更大的表面积，故求出的ut应再乘以校正系数Ｃ。
.
p p f Lf (1 f )( p - f )g
18
10.2.4流化速度
• 1.临界流化速度
19
对于小颗粒：
umf
d
2 p
(
p
f
)g
16501
上式适用于临界雷诺数Remf＜20的情况
对于粗颗粒，当Remf ＞1000时
umf
[ d p ( p f )g ]1/2 24.5 f
临界流化速度还常用经验式李伐公式计算
10.1流化床反应器的特点及结构

流化床反应器 ppt课件

此时：Umf ＝ Umb （2）对A类颗粒（较小和较轻颗粒），当气体空床线速度
（即表观气速）超过临界流化速度Umf时，还会经历一个散式流态化阶段，然后进入鼓泡流化床。此时流化床的 Umb可按Geldart提出的计算式计算，即下式：
umb

4.125
104 0.9 g来自0.1 gumf
(s g )gdp
②反应物以气泡形式通过床层，减少了气-固相之间的接触机会，降低了反应转化率；
③由于固体催化剂在流动过程中的剧烈撞击和摩擦，使催化剂加速粉化，加上床层顶部气泡的爆裂和高速运动、大量细粒催化剂的带出，造成明显的催化剂流失；
④床层内的复杂流体力学、传递现象，使过程处于非定常条件下，难以揭示其统一的规律，也难以脱离经验放大、经验操作。
当：0.4

Rep
500时 CDS
10 /
R1/ 2 ep
当：500 Rep 2105时 CD 0.43
这样，可得到ut计算式：
PPT课件
24
当Rep
0.4时 ut

gd
2 p
(s

f
18
)
当0.4
Rep
500时 ut

2d
p
(s 15 f
当气速达到某一定值时，流体对粒子的曳力与粒子重力相等，则粒子会被带走。这一带出速度等于粒子的自由沉降速度。
PPT课件
23
对球形粒子作力平衡：

6
d
3 p
s
g

6
d
3 p

f
g

CDS

4

流化床反应器PPT课件

3.1 流化床内的构件
在流化床内设置若干层水平挡板、挡网或垂直管束，便构成了内部构件。其作用是抑制气泡成长并且粉碎大气泡，改善气体在床层中的停留时间分布，减少气体返混合和强化两相间的结构。
常见的内部构件可分为三类：横向（水平）构件
纵向（垂直）构件
横向+纵向构件
3.1流化床内的构件
LOREM IPSUM DOLOR
2.1 工业合成甲基氯硅烷的研究直接合成法反应：
对于综合性生产车间来说，直接法是必不可少的，但还需辅以其他方法，方能满足生产需要和降低生产成本的要求。
2.2 直接法合成有机硅单体的原理
2.2 直接法合成有机硅单体的原理
反应过程中还可能发生热分解、歧化以及氯硅烷水解（原料带进的水分）等副反应，致使反应产物变得更为复杂，甲基氯硅烷产物组分可多达41个。
目前，大多数商用计算流体力学软件如 FLUENT软件都采用有限元法。
4.1 数值计算中的参数影响
在实际计算中，影响的参数因素可以分为以下三方面：（一）网格的影响（二）边界条件的影响
（三）时间步长的确定
网格是数值计算中求解控制方程的基本单元，网格的形状及划分数量将直接影响模拟结果的准确度。它可以分为两大类：结构化网格和非结构化网格。
目录
02 工艺流程的介绍 05
1.1有机硅在国内外的进展程度
（1）有机硅生产的特点
有机硅单体及中间体生产集中于发达国家，并且生产规模不断扩大。有机硅单体生产的原理并不复杂，但是生产工艺复杂、流程长、技术含量高，长期以来，只有美国、日本、法国、德国等少数发达国家有这一生产技术，并在行业内形成技术垄断，所以世界上从事有机硅单体工业生产的厂家并不多。

流化床反应器简介

流化床反应器简介
流化床分类：散式流化床聚Biblioteka 流化床液固流化为散式流化
颗粒与流体之间的密度差是它们的主要区别
气固流化为聚式流化
散式流化床
以气泡形式夹带少量颗粒穿过床
层向上运动的不连续的气泡称为气泡相
图1-1 流化床的模型
聚式流化床
颗粒浓度与空隙率分布较为均匀且接近初始流态化状态的连续相，称为乳化相。
旋风分离器
塞阀
图1-4 塞阀的剖视图
翼阀
翼阀的作用：就是避免由于这一压差的存在而使催化剂由料腿倒窜。正常的情况下，翼阀的翼板和阀座处于良好密阀的状态。当料腿内的催化剂量蓄积到料腿内的静压超过旋风器的压降，以及翼阀上方床层静压及找开翼阀所需压力这三者之和时，翼阀及时自行打开，料腿内的催化剂流入床层。若料腿内的静压低于上述三者压力之和时，翼阀自行关闭，防止催化剂倒窜。
• 分布器 • 换热器 • 旋风分离器 • 塞阀 • 翼阀
分布器
图1-3-1平板型分布板
图1-3-2 拱型分布板
分布器的作用
• 气体分布器是流化床反应器的一个重要的构件，气体分布器位于流化床底部
• 支撑全部催化剂颗粒，其作用是将反应气体均匀地送入流化床
• 保证良好的起始流化条件和稳定操作状态，其引发流化，维持床层颗粒连续运动和均匀分布气体的作用。
气-固流化床反应器结构
气体料锁
加料口换热介质
循环管换热介质固体粒子
……….. ………. ..
气体
旋风分离器壳体
内部构件换热器卸料口气体分布板预分布器
3
主体设备
壳体壳体主要是保证流化过程局限在一定范围内进行，对于存在有强烈放热或吸热过程，保证热量不散失或少散失。

化学反应工程-25-第八章-流化床反应器ppt课件

二、气泡的速度和大小 1、气泡的速度计算单个气泡的平均上升速度可取：
u 0 . 711 gd br b
2 ① u u u 0 . 711 gd b 0 mf b 1
1 2
在实际床层中，气泡成群上升，其上升速度有不同的计算公式：
cm gd ② u b s
⑴气泡云与气泡的体积比 C 3 3 3 3 R R C b u 2 u 3 u V R b r f f C 4 C 1 1 C 3 V R u u u u 3 b b r f b r f b R b 4 ⑵气泡晕与气泡的体积比 V V C w Vb 显然： C w

⑶气泡所占床层的体积分率
b
一般认为：大于u0的气体均形成气泡，总的气体流量等于气泡及乳相中气体流量之和。
u u u 1 0 b b mf b b

L L u u f mf 0 mf 则： b L u u 1 f b mf
四、气泡中的粒子含量定义： b
有研究者认为：当 u br u t 时，粒子就被气泡带上，并可能从其底部
进入气泡，而使气泡破裂。故当 ubr ut 时为稳定气泡，反之则不稳定。
最大气泡直径应在 u br u t 之时，计算如下：
u 1 t d bmax .711 0 g
但实验表明，气泡的破裂常是由于粒子从气泡顶部侵入所致，故本式的立论值得商榷。另一计算式子为：d 0 . 652 A u b max tu 0
u mf u 当 u 时，uf为乳相中的真实气速，气泡内外由于 br f mf
气体环流而形成的气泡云变得明显起来，其相对厚度对圆柱形床，可按下式计算： 3

7.1流化床反应器

Re = d p ρumf
µ
5.3 × 10 −3 × 0.733 × 10 −3 × 0.058 = = 6.09 × 10 − 4 < 20 3.7 × 10 − 4
（3）计算ut：）计算
• 如果全床空隙率均匀，处于压力最低处的床顶如果全床空隙率均匀，粒子将首先被带出，故取最小粒子粒子将首先被带出，故取最小粒子dp=10µm计 µ 计算。设Re<0.4
再生
石油催化空气剂输消除内扩散；固定床因有△ 限制不能用消除内扩散；固定床因有△P限制不能用送
3. 强放热反应氧化反应：萘氧化剂制苯酐需熔盐冷却；氧化反应：萘氧化剂制苯酐需熔盐冷却；丙烯氨氧化法制丙烯腈
流化床反应器的优点：（流态化技术）流化床反应器的优点：（流态化技术）
• 传热效能高，且床内温度易于维持均匀；传热效能高，且床内温度易于维持均匀； • 大量固体粒子可方便地往来输送；大量固体粒子可方便地往来输送； • 由于粒子细，可消除内扩散阻力，充分发挥催由于粒子细，可消除内扩散阻力，化剂的效能。化剂的效能。缺点：缺点： 1. CSTR：转化率甚至小于CSTR（气泡短路）：转化率甚至小于（气泡短路） 2. 颗粒磨损：催化剂要贱，设备要被磨颗粒磨损：催化剂要贱， 3. 气流出口分离粉尘，回收系统麻烦气流出口分离粉尘， 4. 副反应：∵RTD太宽副反应：太宽
压力波动达极大值聚式压力波动趋于0 快床 Uc 相变泡分散相湍床 Cluster 分散相 Ut 夹带
散式
0
Umf
Ub 鼓泡床
快床颗粒的径向分布
颗粒含率实际分布模型分布高度
气流输送快床湍流床鼓泡流化床 0.2 0.4 0.6 密度

流化床反应器简介 PPT

分布器的作用
换热装置
• 是反应体系的温度在适宜条件下进行，使反应稳定进行。如对于放热反应必须及时撤走热量，而对于吸热反应必须及时加入热量。
大家学习辛苦了，还是要坚持
继续保持安静
• 1、套管和单管式换热器 • 2、管束式换热器 • 3、蛇管式换热器
旋风分离器
旋风分离器
塞阀
图1-4 塞阀的剖视图
流化床反应器简介
散式流化床Leabharlann 以气泡形式夹带少量颗粒穿过床
层向上运动的不连续的气泡称为气泡相
图1-1 流化床的模型
聚式流化床
颗粒浓度与空隙率分布较为均匀且接近初始流态化状态的连续相，称为乳化相。
气-固流化床反应器结构
气体料锁
加料口换热介质
循环管换热介质固体粒子
……….. ………. ..
气体
旋风分离器壳体
内部构件换热器卸料口气体分布板预分布器
主体设备
壳体壳体主要是保证流化过程局限在一定范围内进行，对于存在有强烈放热或吸热过程，保证热量不散失或少散失。
主要内件
• 分布器 • 换热器 • 旋风分离器 • 塞阀 • 翼阀
分布器
图1-3-1平板型分布板
图1-3-2 拱型分布板

气固相催化反应流化床反应器完整版PPT

第一次工业应用： 1922年 Fritz Winkler获德国专利，1926年第
一台高13米，截面积12平方米的煤气发生炉开始运转。目前最重要的工业应用： SOD(Standard Oil Development Company) IV 型催化裂化。
7
散式流化和聚式流化
（1）散式流态化稀根相据段标床准高筛可的由规化格工，原目理数中与非直均径相关分系离如过下程：计算而得，也可由下述经验方程估算。
12
床高
稀相段
浓相段
颗粒含量浓相段和稀相段
13
流态化的不正常现象
沟流：由于流体分布板设计或安装上存在问题，使流体通过分布板进入浓相段形成的不是气泡而是气流，称沟流。沟流造成气体与乳化相之间接触减少，传质与反应效果明显变差。
节流（腾涌）
14
15
流化床的工艺计算
1 初始流化速度：－－颗粒开始流化时的气流速度（气体向上运动时产生的曳力）＝（床层
已知催化剂粒度分布如下：
目数
>120 100-120 80-100 60-80 40-60 <40
重量% 12
10
13
35
25
5
催化剂颗粒密度ρP=1120kg.m-3 气体密度ρ-3
气体粘度μ=0.0302mPa·s
25
解
1．计算颗粒平均粒径
根据标准筛的规格，目数与直径关系如下：
目数
1.1
1.3
2
假设Rem<2合理。由Re=1.3，Re<10可得F=1
29
浓相段高度的计算
催化剂在床层中堆积高度称静床层高度 (L0)。在通入气体到起始流化时，床高 Lmf≈L0。若继续加大气量，床层内产生一定量的气泡，浓相段床高(Lf)远大于静床层高度。

《流化床反应器》课件

污染物排放。
04
流化床反应器的优缺点
优点
高转化率
高选择性
流化床反应器能够实现高转化率，使得反应更加彻底，提高了生产效率和产品质量。
通过优化反应条件，流化床反应器能够实现高选择性，从而降低副产物的生成，进一步提高了产品的纯度和质量。
操作简便
适应性强
流化床反应器的结构简单，操作方便，易于维护和维修，降低了生产成本。
流化床反应器可用于生产塑料，如聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯等，通过聚合反应将单体转化为高分子聚合物。
在能源领域的应用
燃烧发电
燃料电池
流化床反应器可用于燃烧煤炭、生物质和垃圾等燃料，产生高温高压蒸汽驱动发电机发电。
流化床反应器可用于燃料电池发电，通过氢气和氧气的化学反应产生电能。
核能利用
流化床反应器可用于核燃料循环，包括核燃料溶解、分离、纯化和再处理等过程，实现核能的可持续利用。
在氢能生产领域，流化床反应器可用于水蒸气重整和光催化产氢，为可再生能源的储存和运输提供床反应器的发展趋势
高效能化随着技术的不断进步，流化床反应器的性能将得到进一步提升，实现更高的转化率和产物收率。
多功能化未来的流化床反应器将具备更加丰富的功能，能够适应多种反应类型和生产需求，提高生产效率和灵活性。
THANKS
感谢观看
循环流化床反应器
总结词
一种高效、环保的流化床反应器类型。
详细描述
循环流化床反应器是一种高效、环保的流化床反应器，其特点是固体颗粒在反应器内循环流动。这种反应器的优点在于能够实现高效能、高转化率和低能耗，同时减少废气和废水的排放。循环流化床反应器在煤燃烧、废弃物处理等领域有广泛应用。

流化床PPT课件

所谓临界流化速度指刚刚哪能使粒子流化起来的气体空床流速。可用测定空床层压降变化来确定。如图7-3。
11
.
7.2 流化床中的气、固运动第7章流化床反应器
7.2.1 流化床的流体力学流化床压降用下式计算：
pW A tL m f 1m f pg..............(7 1 )
从图中实线的拐点就可定出固定最小流化速率umf。起始流化速率可用下式子计算：
8
.
7.1 概述
第7章流化床反应器
但流化床也有一些不足之处：
混合剧烈，存在相当宽的停留时间分布。气泡通过床层，减少了气-固相接触机会，降低了转化率。剧烈的碰撞、磨擦，加速了催化剂的粉化。流动现象的复杂性，揭示其内在规律性较难。在出口，需要旋风分离设备，回收催化剂。
9
.
图
图
7.2 流化床中的气、固运动第7章流化床反应器 7.2.1 流化床的流体力学（1）临界流化速度（umf）
• 对于B类颗粒，由图7-8求X，图7-9求Y，然后按下式子求出R。
• R=1+XY………….（7-26）
18
.
7.2 流化床中的气、固运动 7.2.2 气泡及其行为
第7章流化床反应器
⑴气泡的结构人们常把气泡与气泡以外的密相床部分分别称作泡
相与乳相。气泡在上升途中，因聚并和膨胀而增大，同时不断与乳相间进行着质量的交换，所以气泡不仅是造成床层运动的动力，又是授受物质的储存库，它的行为自然就是影响反应结果的一个决定性因素。
1 .7 3 3 m 0 f f d p u mf d 3 p
p 2 g ..... 7 . .( 2 ) ..
12
.
7.2 流化床中的气、固运动第7章流化床反应器

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主要内件
• 分布器 • 换热器 • 旋风分离器 • 塞阀 • 翼阀
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分布器
图1-3-1平板型分布板
图1-3-2 拱型分布板
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分布器的作用
• 气体分布器是流化床反应器的一个重要的构件，气体分布器位于流化床底部
• 支撑全部催化剂颗粒，其作用是将反应气体均匀地送入流化床
• 保证良好的起始流化条件和稳定操作状态，其引发流化，维持床层颗粒连续运动和均匀分布气体的作用。
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流在内层，气固得以分离
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旋风分离器
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塞阀
图1-4 塞阀的剖视图
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翼阀
翼阀的作用：就是避免由于这一压差的存在而使催化剂由料腿倒窜。正常的情况下，翼阀的翼板和阀座处于良好密阀的状态。当料腿内的催化剂量蓄积到料腿内的静压超过旋风器的压降，以及翼阀上方床层静压及找开翼阀所需压力这三者之和时，翼阀及时自行打开，料腿内的催化剂流入床层。若料腿内的静压低于上述三者压力之和时，翼阀自行关闭，防止催化剂倒窜。
2
气-固流化床反应器结构
气体料锁
加料口换热介质
循环管换热介质固体粒子
……….. ………. ..
气体
旋风分离器壳体
内部构件换热器卸料口气体分布板预布器
3
主体设备
耐火层
壳保温层
体钢壳
壳体
主要是保证流化过程局限在一定范围内
进行，对于存在有强烈放热或吸热过程，
保证热量不散失或少散失。
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换热装置 • 是反应体系的温度在适宜条件下进
行，使反应稳定进行。如对于放热反应必须及时撤走热量，而对于吸热反应必须及时加入热量。
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换热装置分类
• 1、套管和单管式换热器 • 2、管束式换热器 • 3、蛇管式换热器
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旋风分离器
• 作用 • 1、含尘气体从圆筒上部长方形切线进口进
入，沿圆筒内壁作旋转流动 • 2、由于颗粒离心力较大，被甩向外层，气
流化床反应器简介
流化床分类：散式流化床
聚式流化床
液固流化为散式流化
颗粒与流体之间的密度差是它们的主要区别
气固流化为聚式流化
1
散式流化床
以气泡形式夹带少量颗粒穿过床层向上运动的不连续的气泡称为气泡相
图1-1 流化床的模型
聚式流化床
颗粒浓度与空隙率分布较为均匀且接近初始流态化状态的连续相，称为乳化相。