流化床反应器的结构

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化学反应工程第八章流化床反应器

化学反应工程第八章流化床反应器


2. 聚式流态化与散式流态化 使用不同的流体介质,固体流态化可分为:

散式流态化(particulate fluidization) 聚式流态化(aggregative fluidization)
2. 聚式流态化与散式流态化

理想流态化是固体颗粒之间的距离随着流体流速增加而 均匀地增加,颗粒均匀地悬浮在流体中,所有的流体都 流经同样厚度的颗粒床层,保证了全床中的传质、传热 和固体的停留时间都均匀,对化学反应和物理操作都十 分有利。理想流态化的流化质量(fluidization quality) 是最高的。 在实际的流化床中,会出现颗粒及流体在床层中的非均 匀分布,越不均匀,流化质量越差。 液体作流化介质时,液体与颗粒间的密度差较小,在很 大的液速操作范围内,颗粒都会较均匀地分布在床层中, 比较接近理想流态化,称为散式流态化。
(2) 聚式流态化

由于气泡在床层径向截面上不均匀分布,诱发了床内密 相的局部以致整体的循环流动,气体的返混加剧。这种 流型称为 鼓泡流态化 (bubbling fluidization),气-固接 触效率和流化质量比散式流态化低得多。 气泡上升到床层表面时的破裂将部分颗粒弹出床面。在 密相床上面形成一个含有少量颗粒的自由空域 (freeboard)。 一部分在自由空域内的颗粒在重力作用下返回密相床, 而另一部分较细小的颗粒就被气流带走,只有通过旋风 分离器的作用才能被捕集下来,经过料腿而返回密相床 内。
快 床 颗 粒 的 径 向 分 布
颗粒含率 高 度 实际分布 模型分布
气流输送 快床 湍流床 鼓泡流化床 0.2 0.4 0.6 密度
图:各种状态 流化床沿床高密度变化
2. 高气速气-固流态化中的流型

固定床和流化床反应器ppt课件

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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[优质PPT]

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顶高度H4 流化床总高度
H=H0+H1+H2+H3+H4
四、内部构件的选择及参数的确定
(一)气体分布板的计算和预分布器的选择 (二) 挡板和挡网结构参数的确定 (三)气固分离装置结构参数的确定
流化床反应器的内部结构
气体预分布器 气体分布板 挡板和挡网 旋风分离器
弯管式预分布器
确定
一、流态化
(一)流态化的形成 (二)散式流态化和聚式流态化 (三)流化床中常见的异常现象 (四)流化速度 (五)膨胀比和空隙率 (六)流化床的压力降
流态化
固体颗粒象流体一样进行流动的现象。 散式流态化:
液~固系统,两者密度相差不大,流速 增大时波动小,粒子分布均匀。 聚式流态化:
观察并思考
1.固体颗粒在床层内怎样运动? 2.流速由小到大产生什么现象? 3.流态化现象可划分几个阶段? 4.研究:流速-压力降的关系。 5.流体分别为气体和液体时,流化现象有何
不同?
第二节 流化床内的生产原理
流态化 流化床反应器的传热过程 流化床反应器的计算 内部构件的选择及参数的
流化床基本结构
结构分为: 浓相段、稀相段、扩大
段、锥底。
内部构件: 气体分布板、换热装置、
气固分离装置、挡板档 网、气体预分布器等。
流化床反应器的特点
1.床层温度均匀,避免局部过热。 2.颗粒处于运动状态,表面更新,强化传质。 3.颗粒小,催化剂有效系数高。 4.流化状态,便于操作。 5.传热系数大,换热面积小。 6.生产强度大。 7.返混严重,一次转化率低。 8.颗粒磨损,要求催化剂强度大。 9.对设备磨损严重。
VoVs1Vs

化学反应过程与设备1.2

化学反应过程与设备1.2
化学反应过 程与设备
《化学反应过程与设备》
主讲教师:
化学反应过 程与设备
任务2、气固相反应器的选择
常用的气固相反应器: 固定床反应器 流化床反应器
化学反应过 程与设备
一、固定床反应器的特点结构
(一)固定床反应器的特点 固定床的定义: 凡是流体通过不动的固体物料形成的床层面进行反应的设备都 称为固定床反应器 固定床反应器的优点: ①在化学反应速率较快、在完成同样生产能力时所需要的催化剂 用量和反应器体积较小。 ②气体停留时间可以严格控制,温度分布可以调节,因而有利于 提高化学反应的转化率和选择性。 ③催化剂不易磨损,可以较长时间连续使用。 ④适宜于在高温、高压条件下操作。
化学反应过 程与设备
三、气固相催化反应器的选择
化学反应过 程与设备
二、流化床反应器的特点结构
(一)流化床反应器的特点 优点: 1、2、3、4、5
缺点:
1、2、3 流态化操作总的经济效果是不错的,特别是传热和传质速率快、 床层温度均匀、操作稳定的突出优点,对于热效应很大的大规模生产 过程特别有利。
化学反应过 程与设备
二、流化床反应器的特点结构
化学反应过 程与设备
一、固定床反应器的特点结构
(二)固定床反应器的类型与结构 中间间接换热式: 作用: 间接换热式是用热交换器使冷、热流体通过管壁进行热交换
冷激式:
冷激用的冷流体如果是尚未反应的原料气,称为原料气冷激式; 冷激用的冷流体如果是非关键组分的反应物,称为非原料气冷激
化学反应过 程与设备
固定床反应器虽有缺点,但可在结构和操作方面做出改进,且其 优点是主要的。因此,在化学工业中得到了广泛的应用。
化学反应过 程与设备
一、固定床反应器的特点结构

固定床、移动床、流化床反应器区别详解

固定床、移动床、流化床反应器区别详解

固定床、移动床、流化床反应器,这三种反应器被誉为是工业生产中不可或缺的重要设备。

它们虽然都是制造工业生产中的设备,但它们各有所长,各有其优缺点。

一、首先,“床”指的是什么?大量固体颗粒堆积在一起,便形成了具有一定高度的颗粒床层,这就是名称里的"床"。

这些固体颗粒可以是反应物,也可以是催化剂。

二、如何区分固定床、移动床、流化床反应器如果这个颗粒床层是固定不动的,就叫固定床。

如果这个颗粒床层是整体移动的,固体颗粒自顶部连续加入,又从底部卸出,颗粒相互之间没有相对运动,而是以一个整体的状态移动,叫做移动床。

当流体(气体或液体)通过颗粒床层时,进行反应。

如果将流体通过床层的速度提高到一定数值,固体颗粒已经不能维持不变的状态,全部悬浮于流体之中,固体颗粒之间进行的是无规则运动,整个固体颗粒的床层,可以像流体一样流动,这即是流动床。

下面,小七为大家详细的介绍这三种反应器。

三、固定床反应器又称填充床反应器,内部装填有固体催化剂或固体反应物,以实现多相反应。

固体物通常呈颗粒状,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。

固定床反应器主要用于实现气固相催化反应,如氨合成塔、二氧化硫接触氧化器、烃类蒸汽转化炉等。

用于气固相或液固相非催化反应时,床层则填装固体反应物。

涓流床反应器也可归属于固定床反应器,气、液相并流向下通过床层,呈气液固相接触。

1、优点•催化剂机械磨损小。

•床层内流体的流动接近于平推流,与返混式的反应器相比,可用较少量的催化剂和较小的反应器容积来获得较大的生产能力。

•由于停留时间可以严格控制,温度分布可以适当调节,因此特别有利于达到高的选择性和转化率。

•可在高温高压下操作。

2、缺点•固定床中的传热较差。

•催化剂的再生、更换均不方便,催化剂的更换必须停产进行。

•不能使用细粒催化剂,但固定床反应器中的催化剂不限于颗粒状,网状催化剂早已应用于工业上。

目前,蜂窝状、纤维状催化剂也已被广泛使用。

固定床、流化床、移动床、浆态床比较

固定床、流化床、移动床、浆态床比较

四种反应器形式比较一、固定床反应器(一)概念凡是流体通过不动的固体物料形成的床层面进行反应的设备都称为固定床反应器。

而其中尤以利用气态的反应物料,通过由固体催化剂所构成的床层进行反应的气固相催化反应器在化工生产中应用最为广泛。

例如石油炼制工业中的加氢裂化、歧化、异构化、加氢精制等;无机化学工业中的合成氨、硫酸、天然气转化等;有机化学工业中的乙烯氧化制环氧乙烷、乙烯水合制乙醇、乙苯脱氧制苯乙烯、苯加氢制环己烷等。

(二)特点结构简单、操作稳定、便于控制、易实现大型化和连续化生产等优点,是现代化工和反应中应用很广泛的反应器。

1、优点主要表现在以下几个方面:1)在生产操作中,除床层极薄和气体流速很低的特殊情况外,床层内气体的流动皆可看成是理想置换流动,因此在化学反应速度较快,在完成同样生产能力时,所需要的催化剂用量和反应器体积较小。

2)气体停留时间可以严格控制,温度分布可以调节,因而有利于提高化学反应的转化率和选择性。

3)催化剂不易磨损,可以较长时间连续使用。

4)适宜于高温高压条件下操作。

2、由于固体催化剂在床层中静止不动,相应地产生一些缺点:1)催化剂载体往往导热性不良,气体流速受压降限制又不能太大,导致床层中传热性能较差,也给温度控制带来困难。

对于放热反应,在换热式反应器的入口处,因为反应物浓度较高,反应速度较快,放出的热量往往来不及移走,而使物料温度升高,这又促使反应以更快的速度进行,放出更多的热量,物料温度继续升高,直到反应物浓度降低,反应速度减慢,传热速度超过了反应速度时,温度才逐渐下降。

所以在放热反应时,通常在换热式反应器的轴向存在一个最高的温度点,称为“热点”。

如设计或操作不当,则在强放热反应时,床内热点温度会超过工艺允许的最高温度,甚至失去控制而出现“飞温”。

此时,对反应的选择性、催化剂的活性和寿命、设备的强度等均极不利。

2)不能使用细粒催化剂,否则流体阻力增大,破坏了正常操作,所以催化剂的活性内表面得不到充分利用。

聚乙烯生产装置中流化床反应器的应用分析

聚乙烯生产装置中流化床反应器的应用分析

聚乙烯生产装置中流化床反应器的应用分析摘要:对于聚乙烯化工生产来讲,流化床反应器是其生产反应系统中至关重要的设备。

流化床反应器主要是借助气体或流体经过颗粒状固体层,进而使其固体颗粒得以保持悬浮运动,再将其通过气固相反应或液固相反就等过程的反应器。

本文主要围绕聚乙烯生产装置中流化床反应器展开研究与分析。

关键词:流化床;反应器;聚乙烯;过程前言在现代工业早期,流化床反应器主要在粉煤气化的温克勒炉中进行应用,随着现代流化反应技术的进一步深入发展和进步,现阶段的化工、石油、冶金及核工业等领域中也得到了较多的应用,且取得良好应用效果。

在聚乙烯生产装置中流化床反应器是极为重要的一种设备。

一、流化床反应器分类与结构从流化床反应器的应用上可以将其划分为两种不同的类型,一是固体为主要加工对象,比如焙烧矿石也叫做固相加工过程;二是液体为主要加工对象,比如石油催化裂化和酶反应过程等也叫做液体相加工过程。

流化床反应器主要有两种结构形式,一种是既有固体物料连续进料装置又有其出料装置,主要适用固相加工和催化剂迅速失活液体相加工等过程。

如催化裂化过程中催化剂通常会在极短时间内明显失活,同时逐渐分离后再生。

另一种是既没有固体物料连续进料装置也没能出料装置的结构,主要适用在固体颗粒性状在长时间内不会出现明显变化的反应中。

就目前来看,细颗粒和高气速湍流流化床和高速没文化床在工业上已经得到了较为广泛的应用。

当气速大于颗粒夹带速度环境下,以固体循环使床层得以维持,但因气固两相接触得到了强化,使相际传质阻力增大,致使许多固体颗粒被气体夹带出来,这就需要对其土星地分离再循环后才能返回到床层中,可见,其对气固分离有着极高要求。

二、unipo聚乙烯流化床反应系统某unipo TM聚乙烯装置流化床反应系统主要由流化床反应器、产品出料系统、循环气压缩机和冷却器4个工艺设备共同组成。

Unipo1聚乙烯工艺所使用气相流化床反应器,该系统较为简单精致,其与其他使用液相工艺系统有所不同,该工艺设计要相对简单一些,这是因为该工艺不需要对分离、回收溶剂等设备做任何处理。

流化床反应器概述

流化床反应器概述

流化床简介按照床层的外形分类可分为圆筒形和圆锥形流化床。

圆筒形流化床反应器结构简单,制造容易,设备容积利用率高。

圆锥形流化床反应器的结构比较复杂,制造比较困难,设备的利用率较低,但因其截面自下而上逐渐扩大,故也具有很多优点: 1、适用于催化剂粒度分布较宽的体系由于床层底部速度大,较大颗粒也能流化,防止了分布板上的阻塞现象,上部速度低,减少了气流对细粒的带出,提高了小颗粒催化剂的利用率,也减轻了气固分离设备的负荷。

这对于在低速下操作的工艺过程可获得较好的流化质量。

2、由于底部速度大,增强了分布板的作用床层底部的速度大,孔隙率也增加,使反应不致过分集中在底部,并且加强了底部的传热过程,故可减少底部过热和烧结现象。

3、适用于气体体积增大的反应过程气泡在床层的上升过程中,随着静压的减少,体积相应增大。

采用锥形床,选择一定的锥角,可适应这种气体体积增大的要求,使流化更趋平稳。

按照床层中是否设置有内部构件分类可分为自由床和限制床。

床层中设置内部构件的称为限制床,未设置内部构件的称为自由床。

设置内部构件的目的在于增进气固接触,减少气体返混,改善气体停留时间分布,提高床层的稳定性,从而使高床层和高流速操作成为可能。

许多流化床反应器都采用挡网、挡板等作为内部构件。

对于反应速度快、延长接触时间不至于产生严重副反应或对于产品要求不严的催化反应过程,则可采用自由床,如石油炼制工业的催化裂化反应器便是典型的一例。

按照反应器内层数的多少分类可分为单层和多层流化床。

对气固相催化反应主要采用单层流化床。

多层式流化床中,气流由下往上通过各段床层,流态化的固体颗粒则沿溢流管从上往下依次流过各层分布板,如用于石灰石焙烧的多层式流化床的结构。

按是否催化反应分类分为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是气固相流化床催化反应器,它是气固相催化反应常用的一种反应器。

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流化床反应器是一种利用气体或液体通过颗粒状固体层而使固体颗粒处于悬浮运动状态,并进行气固相反应过程或液固相反应过程的反应器。

在用于气固系统时,又称沸腾床反应器。

Fluidized bed reactor is a kind of reactors that make use of gas or liquid through granular solid layer to make the solid particles in a state of suspension movement, and conduct reaction process of gas-solid or liquid-solid reactor process.When fluidized bed reactor is used in gas-solid system, it also called ebullient bed reactor.流化床反应器的结构有两种形式:①有固体物料连续进料和出料装置,用于固相加工过程或催化剂迅速失活的流体相加工过程。

②无固体物料连续进料和出料装置,用于固体颗粒性状在相当长时间内,不发生明显变化的反应过程。

The structure of the fluidized bed reactor has two forms:(1)It contains a continuous feeding and discharging device with solid materials which is used in solid phase processing procedure or fluid phase processing procedure where catalyst deactivates quickly.(2)It doesn't contain a continuous feeding and discharging device with solid materials which is used in the reaction process that the properties of solid particles have no obvious changes in a long time.流化床反应器的结构型式很多,但一般均由床层壳体、内部装置、换热装置、气固分离装置等组成。

There are a lot of the structural types of fluidized bedreactor.However, it generally consist of bed shell, internal device, the heat exchange device, gas-solid separation device, etc.(一)床层壳体。

床层壳体的作用是装载固体颗粒和保证流态化在所规定的范围内进行,这是最基本的作用。

(1) bed shell:The function of bed shell is to load solid particles and guarantee fluidization conduct within the prescribed scope,which is the most basic role.(二)内部装置。

内部装置包括气体分布器和内部构件,它们的作用主要是改善流化床的流化态。

(2) the internal device:Internal devices including gas distributor and internals, whose role is mainly to improve the fluidization states of fluidized bed.1、气体分布器气体分布器是流化床的主要构件之一。

它具有支承催化剂、均布气体、气体整流、稳定操作,强化传热传质等作用。

一般流化床气体分布器设计的要求是结构简单,阻力小,不漏料、不堵塞、制造方便等。

1, the gas distributorThe gas distributor is one of the most primary components of fluidized bed. It has function of supported catalyst, uniform gas, gas rectifier, stable operation, strengthen the heat and mass transfer, and so on. General fluidized bed gas distributor design’s requiremen t is simple structure, small resistance, no leakage, no jam, easy fabrication, etc.2、内部构件内部构件的作用在于破碎并限制气泡长大,减少气固体返混,改变气体固体颗粒在床中的停留时间分布。

流化床反应器的内部构件主要形式有管束(垂直管束和水平管束)和挡板(多孔挡板、导向挡板和挡网)。

对某一特定的反应过程,是否采用内部构件,取决于过程的特点。

一般如传质控制过程,为抑制气固体返混,减少颗粒的带出和需要对外进行热交换,应加内部构件。

管束管子的根数可由传热面的需要进行计算确定。

2, internals structureThe role of the internal components is to broke and limit the bubbles grow up, reduce the gas and solid back-mixing, change the residence time distribution of gas and solid particles in the bed. The main forms of fluidized bed reactor internals are the tube bundle (vertical and horizontal tube bundles) and damper (porous baffle, deflector and backstop). For a particular reaction process, whether fluidized bed reactor adopt the internal components depends on the characteristics of the process. Generally,taking an example of mass transfer control process, in order to inhibit the gas solid back-mixing, reduce the number of particles out of the bed and need external heatexchange, we should add internals. The number of tube bundle can be determined by the calculation of heat transfer surface.(三)换热装置流化床换热装置包括反应壳体器壁和浸没于床内的管束,其换热面积由过程本身的热效应大小决定。

(3) the heat exchange deviceFluidized bed heat exchanger device consists of tube bundle within the wall of reactor shell and immersed in a bed, whose area of heat exchange is determined by the heating effect of the process itself.(四)气固分离装置在流化过程中,小的颗粒总不免被流体带到反应器的上部或外部,尤其是在气速较大的操作状态下,被气体带走的固体颗粒的数量是很大的。

为了回收这部分颗粒,在流化床中心须有气固分离装置。

(4) gas-solid separation deviceIn the process of fluidization, the situation can’t be avoided all the time that small particles are taken to the top of the reactor or external by the fluid.Especially in the condition of operation that the gas velocity is larger, the number of solid particles which are taken away by the gas is very large. In order to recycle this portion of the particles,we must add solid separation device in the center of the fluidized bed.流化床气固分离装置主要有:1,旋风分离:旋风分离器主要依靠离心力的作用,使气流中的气体和固体颗粒分离。

2,在反应器上部连接一个扩大段,使气速降低,部分颗粒自由沉降分离。

可以安装一些使气流或固体颗粒改变流动方向的折流档板或其他快速分离装置。

Fluidized bed gas-solid separation device mainly has:1,cyclone separation: cyclone separator mainly relies on the effect of centrifugal force to make the air separation of gas and solid particles.2, connect an expanded section on the top of the reactor.It can reduce the gas speed quickly, and separate the part of granule in the way of free settling. Also,some baffle plate or other fast separation device which can change the flow direction of air or solid particles can be installed.。

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