什么是流化床
來源:新能源網(wǎng)
時(shí)間:2024-08-17 11:38:56
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什么是流化床【專家解說】:">一種利用氣體或液體通過顆粒狀固體層而使固體顆粒處于懸浮運(yùn)動(dòng)狀態(tài),并進(jìn)行氣固相反應(yīng)過程或液固相反應(yīng)過程的反應(yīng)器。在用于氣固系統(tǒng)時(shí),又稱沸騰床反應(yīng)器。
【專家解說】:">一種利用氣體或液體通過顆粒狀固體層而使固體顆粒處于懸浮運(yùn)動(dòng)狀態(tài),并進(jìn)行氣固相反應(yīng)過程或液固相反應(yīng)過程的反應(yīng)器。在用于氣固系統(tǒng)時(shí),又稱沸騰床反應(yīng)器。
流化床反應(yīng)器在現(xiàn)代工業(yè)中的早期應(yīng)用為20世紀(jì)20年代出現(xiàn)的粉煤氣化的溫克勒爐(見煤氣化爐);但現(xiàn)代流化反應(yīng)技術(shù)的開拓,是以40年代石油催化裂化為代表的。目前,流化床反應(yīng)器已在化工、石油、冶金、核工業(yè)等部門得到廣泛應(yīng)用。
分類 按流化床反應(yīng)器的應(yīng)用可分為兩類:一類的加工對象主要是固體,如礦石的焙燒,稱為固相加工過程;另一類的加工對象主要是流體,如石油催化裂化、酶反應(yīng)過程等催化反應(yīng)過程,稱為流體相加工過程。
流化床反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)有兩種形式:①有固體物料連續(xù)進(jìn)料和出料裝置,用于固相加工過程或催化劑迅速失活的流體相加工過程。例如催化裂化過程,催化劑在幾分鐘內(nèi)即顯著失活,須用上述裝置不斷予以分離后進(jìn)行再生。②無固體物料連續(xù)進(jìn)料和出料裝置,用于固體顆粒性狀在相當(dāng)長時(shí)間(如半年或一年)內(nèi),不發(fā)生明顯變化的反應(yīng)過程。
特性 與固定床反應(yīng)器相比,流化床反應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn)是:①可以實(shí)現(xiàn)固體物料的連續(xù)輸入和輸出;②流體和顆粒的運(yùn)動(dòng)使床層具有良好的傳熱性能,床層內(nèi)部溫度均勻,而且易于控制,特別適用于強(qiáng)放熱反應(yīng)。但另一方面,由于返混嚴(yán)重,可對反應(yīng)器的效率和反應(yīng)的選擇性帶來一定影響。再加上氣固流化床中氣泡的存在使得氣固接觸變差,導(dǎo)致氣體反應(yīng)得不完全。因此,通常不宜用于要求單程轉(zhuǎn)化率很高的反應(yīng)。此外,固體顆粒的磨損和氣流中的粉塵夾帶,也使流化床的應(yīng)用受到一定限制。為了限制返混,可采用多層流化床或在床內(nèi)設(shè)置內(nèi)部構(gòu)件。這樣便可在床內(nèi)建立起一定的濃度差或溫度差。此外,由于氣體得到再分布,氣固間的接觸亦可有所改善。
近年來,細(xì)顆粒和高氣速的湍流流化床及高速流化床均已有工業(yè)應(yīng)用。在氣速高于顆粒夾帶速度的條件下,通過固體的循環(huán)以維持床層,由于強(qiáng)化了氣固兩相間的接觸,特別有利于相際傳質(zhì)阻力居重要地位的情況。但另一方面由于大量的固體顆粒被氣體夾帶而出,需要進(jìn)行分離并再循環(huán)返回床層,因此,對氣固分離的要求也就很高了。
流化床反應(yīng)器在現(xiàn)代工業(yè)中的早期應(yīng)用為20世紀(jì)20年代出現(xiàn)的粉煤氣化的溫克勒爐(見煤氣化爐);但現(xiàn)代流化反應(yīng)技術(shù)的開拓,是以40年代石油催化裂化為代表的。目前,流化床反應(yīng)器已在化工、石油、冶金、核工業(yè)等部門得到廣泛應(yīng)用。
分類 按流化床反應(yīng)器的應(yīng)用可分為兩類:一類的加工對象主要是固體,如礦石的焙燒,稱為固相加工過程;另一類的加工對象主要是流體,如石油催化裂化、酶反應(yīng)過程等催化反應(yīng)過程,稱為流體相加工過程。
流化床反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)有兩種形式:①有固體物料連續(xù)進(jìn)料和出料裝置,用于固相加工過程或催化劑迅速失活的流體相加工過程。例如催化裂化過程,催化劑在幾分鐘內(nèi)即顯著失活,須用上述裝置不斷予以分離后進(jìn)行再生。②無固體物料連續(xù)進(jìn)料和出料裝置,用于固體顆粒性狀在相當(dāng)長時(shí)間(如半年或一年)內(nèi),不發(fā)生明顯變化的反應(yīng)過程。
特性 與固定床反應(yīng)器相比,流化床反應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn)是:①可以實(shí)現(xiàn)固體物料的連續(xù)輸入和輸出;②流體和顆粒的運(yùn)動(dòng)使床層具有良好的傳熱性能,床層內(nèi)部溫度均勻,而且易于控制,特別適用于強(qiáng)放熱反應(yīng)。但另一方面,由于返混嚴(yán)重,可對反應(yīng)器的效率和反應(yīng)的選擇性帶來一定影響。再加上氣固流化床中氣泡的存在使得氣固接觸變差,導(dǎo)致氣體反應(yīng)得不完全。因此,通常不宜用于要求單程轉(zhuǎn)化率很高的反應(yīng)。此外,固體顆粒的磨損和氣流中的粉塵夾帶,也使流化床的應(yīng)用受到一定限制。為了限制返混,可采用多層流化床或在床內(nèi)設(shè)置內(nèi)部構(gòu)件。這樣便可在床內(nèi)建立起一定的濃度差或溫度差。此外,由于氣體得到再分布,氣固間的接觸亦可有所改善。
近年來,細(xì)顆粒和高氣速的湍流流化床及高速流化床均已有工業(yè)應(yīng)用。在氣速高于顆粒夾帶速度的條件下,通過固體的循環(huán)以維持床層,由于強(qiáng)化了氣固兩相間的接觸,特別有利于相際傳質(zhì)阻力居重要地位的情況。但另一方面由于大量的固體顆粒被氣體夾帶而出,需要進(jìn)行分離并再循環(huán)返回床層,因此,對氣固分離的要求也就很高了。
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