流化床颗粒的分类及其流化特性
气固流化床内宽筛分硅粉颗粒流化特性的数值模拟
ｍｏｄ ｌａ ｄ ｔ ｅ ＳＩ ＰＬＥ ｌ ｏ ｉｈ ｗｅ ｅ ｄ ｐ ｅ ｏ ａ ａｙ ｅ ｔ ｅ ｐ ｏ ｅ ｓ ｏｆ ｂ ｂ ｅ ｏ ｍａｉ ｎ ｒ ｗｔ ｄ ｅ ｎ ｈ Ｍ ａｇ ｒｔ ｍ ｒ ａ ｏ ｔｄ ｔ ｎ ｚ ｈ ｒ ｃ ｓ ｕ ｂｌｓ ｆ ｒ ｔｏ ，ｇ ｏ ｈ ａ ｌ ｎ
气 固流 化 床 内宽 筛 分硅 粉 颗 粒 流 化特 性 的数 值 模 拟
王伟文 董海红 陈光辉 李建隆 ， ， ，
（ 青 岛科技 大学 ４＿学院 化 学工程研 究所， 山东 青岛 ２６４ ； １ ． ￣ｒ － ６０２
２ ．山东东岳化 工有 限公 司， 山东 淄博 ２ ６ ０ ） ５４ １
中 图 分 类 号 ：Ｔ ５ ３ Ｑ０ １１ ＱＯ ｌ１ ；Ｔ ２ ． 文 献 标 识 码 ：Ａ
Ｎｕ ｅ ｉａ ｍ ｕｌ ｔｏ ｆｔ ｓＳｏ ｉ ｏ Ｃｈ ｒ ｃ ｅ ｉｔｃ ｎ Ｆｌ ｄｉ ｅ ｄｗ ｉｈ Ｗ ｉ ｍ ｒｃ ｌ Ｓｉ ａ ｉ ｎ ｏ Ｇａ ． ｌｄ Ｆｌ ｗ ａ ａ ｔ ｒｓｉ ｓｉ ｕｉ ｚ ｄ Ｂｅ ｔ ｄｅ ｈｅ Ｐａ ｔｃ ｅＳ ｚ ｓｒ ｂ ｉ ｎ ｒ ｉｌ ｉ ｅＤｉｔ ｉ ｕｔｏ
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流化床制粒 沸腾制粒-概述说明以及解释
流化床制粒沸腾制粒-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述流化床制粒和沸腾制粒是两种常见的制粒技术，广泛应用于粉体工程和颗粒材料处理领域。
本文将介绍两种制粒技术的背景、工艺原理以及各自的优势。
制粒是将细小颗粒状或粉状原料通过一定的工艺处理方法，使其形成较大且具有一定强度的颗粒物。
在化工、冶金、医药等行业中，制粒技术被广泛应用于固体颗粒物的改性、增值和后续加工等环节。
流化床制粒是一种将粉末状原料喷入由气体流体化的流化床中实现制粒的技术。
在流化床中，外加的空气通过底部进入，产生上升气流，使颗粒悬浮起来并形成流化状态。
在这种状态下，原料颗粒与气体之间发生有效的传质、传热和传动作用，使得颗粒逐渐增大并形成一定强度的颗粒物。
沸腾制粒是一种在低温高激励下实现制粒的技术。
该技术基于沸腾床的原理，将粉末状原料在预热的气体流中喷入。
在沸腾条件下，原料颗粒与气体密切接触并受到强烈的激励，使得颗粒悬浮并在短时间内迅速增长，形成均匀且具有一定强度的颗粒物。
流化床制粒和沸腾制粒不仅具有相似的原理，而且在实际应用中也有很多共同之处。
它们都能够在较短时间内实现颗粒的快速增长和强度的提高，从而满足不同行业对制粒品质的要求。
此外，通过合理地选择原料和控制工艺参数，可以调节颗粒的形状、大小和物理性质，以满足特定的应用需求。
本文将详细介绍流化床制粒和沸腾制粒的工艺原理，并对两种制粒技术的优势进行比较分析。
通过深入了解这两种技术的特点和应用领域，可以为颗粒物的制备及应用提供一定的参考和指导。
1.2 文章结构文章结构部分内容如下：本文主要分为三个部分：引言、正文和结论。
引言部分首先概述了本文的主题——流化床制粒和沸腾制粒，并介绍了文章的结构。
随后，明确了本文的目的，即讨论和比较这两种制粒方法的背景、原理和优势。
正文部分分为两个小节，分别介绍了流化床制粒和沸腾制粒两种方法的背景介绍和工艺原理。
在背景介绍中，将简要介绍流化床制粒和沸腾制粒的发展历程，以及它们在工业领域的应用情况。
循环流化床
名词解释1、床料：流化床锅炉启动前，铺设在布风板上的一定厚度和一定粒度的固体颗粒，称作床料，也称点火底料。
床料一般由燃煤、灰渣、石灰石粉等组成，静止床料层厚度一般为350-600mm 。
2、物料：循环流化床锅炉运行中，在炉膛及循环系统（循环灰分离器、立管、送灰器等）内燃烧或载热的固体颗粒，称为物料。
它不仅包含床料成分，还包括新给入的燃料、脱硫剂、经循环灰分离器返送回来的颗粒以及燃料燃烧生成的灰渣等。
3、流化态：这种由于固体颗粒群与气体（或液体）接触时，固体颗粒转变成类似流体的状态称为流态化。
4、床层阻力特性：所谓流化床床层阻力特性，就是指流化气体通过料层的压降p ∆与按床截面计算的冷态流化速度u 0之间的关系，即所谓压降--流速特性曲线。
5、料层阻力：指燃烧空气通过布风板上的料层时的压力损失。
6、燃料筛分：燃料筛分是指燃料颗粒粒径大小的分布范围。
如果颗粒粒径粗细范围较大，即筛分较宽，就称作宽筛分；颗粒粒径粗细范围较小，就称作窄筛分。
循环流化床锅炉一般是宽筛分。
7、物料循环倍率：由循环灰分离器捕捉下来并返送回炉内的物料量（循环物料量）与新给入的燃料量之比，即B G R h=其中R--物料循环倍率；G h --循环物料量，即经循环灰分离器返送回炉内的物料量，kg/h ；B--新给入的燃料量或燃煤量，kg/h 。
用来反映物料循环的量化程度。
8、临界流化速度：将床料从固定床状态转变为流化状态（或鼓泡床状态）时，按布风板通流面积计算的空气流速称为临界流化速度u mf，即所谓的最小流化速度，它是流化床操作的最低气流速度，是描述循环流化床的基本参数之一。
9、燃料份额：指炉内每一燃烧区域中燃料燃烧量占燃料总燃烧量的比例，一般可用燃料在各燃烧区域内所释放的热量占燃料总发热量的百分比表示。
循环流化床锅炉燃烧主要发生在密相区和稀相区，炉膛内这两个燃烧区域的燃烧份额之和接近于1.密相区燃烧份额是一个重要参数。
10、颗粒终端速度：固体颗粒在静止空气中作初速度为零的自由落体运动时，由于重力的作用，下降速度逐渐增大，速度越大，阻力也就越大。
流化床特征
流化床特征
流化床技术是一种广泛应用于化工、制药、食品等行业的高效反应器。
其特点在于将固体颗粒床浸泡在气体或液体中，流化床内的颗粒不断地运动和混合，使反应物质与催化剂之间的接触面积增大，反应速度加快。
流化床特征主要包括以下几点：
1. 气体或液体均匀分布：在流化床中，气体或液体会通过床层，并使颗粒呈现出流动状态，使其均匀分布。
2. 颗粒运动状态稳定：流化床内的颗粒因气体或液体的作用，呈现出流动状态，流化床内颗粒的运动状态更加稳定。
3. 传质效率高：在流化床内，颗粒之间的接触面积较大，使得反应物质更易于与催化剂之间发生反应，传质效率更高。
4. 温度均匀：流化床内气体或液体的运动状态使得温度分布更加均匀，减少了局部过热或过冷的可能性。
5. 抗堵塞能力强：由于流化床内颗粒运动状态稳定，不易出现堵塞的情况，使其具有很强的抗堵塞能力。
总之，流化床技术由于其高效能、高传质效率、温度均匀、抗堵塞能力强等特点，成为化工、制药、食品等行业的重要反应器。
- 1 -。
液固流化床的流体形态
液固流化床的流体形态
液固流化床是一种固体颗粒悬浮在液体中形成流动性的床层。
在液固流化床中，固体颗粒的流体形态主要包括两种状态：床层静止状态和床层流动状态。
床层静止状态：在初始阶段或者低流速条件下，床层中的固体颗粒处于静止状态。
此时，液体通过颗粒间的空隙，形成了固定的床层结构。
颗粒之间的相互作用力阻碍了颗粒的运动，使得床层整体呈现出一个相对静止的状态。
床层流动状态：随着液体的注入或者流速的增加，床层中的固体颗粒逐渐开始流动。
在床层流动状态下，固体颗粒受到液体的冲击和拖拽，床层呈现出类似流体的特性。
颗粒间的相互作用力减小，颗粒之间的空隙扩大，形成了一种流动性较强的状态。
在液固流化床中，床层的流体形态是由流速、液体性质、颗粒特性等因素共同影响的结果。
这种床层状态具有优良的传质、传热性能，被广泛应用于化工、冶金、环保等领域，例如颗粒床反应器、气化设备等。
流化床是什么及其特性
流化床就是将大量固体颗粒悬浮于运动的流体之中，从而使颗粒具有流体的某些表观特征，这种流固接触状态称为固体流态化。
充分流态化的床层表现出类似于液体的性质。
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，颗粒全部悬浮于流体中，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。
那么流化床有哪些特性呢？充分流态化的床层表现出类似于液体的性质。
密度比床层平均密度小的流体可以悬浮在床面上；床面保持水平；床层服从流体静力学关系，即高度差为的两截面的压差；颗粒具有与液体类似的流动性，可以从器壁的小孔喷出；两个联通的流化床能自行调整床层上表面使之在同一水平面上。
上述性质使得流化床内颗粒物料的加工可以像流体一样连续进出料，并且由于颗粒充分混合，床层温度、浓度均匀使床层具有独特的优点得以广泛的应用。
谈到流化床性质的运用，这里以干燥技术角度阐述，循环流化床干燥技术是将待干燥物质通过加料器加入流化床床体，从设备容器下方通入预热空气或者各种锅炉废气，使流化床内的物料颗粒被吹起呈沸腾状态悬浮粉碎。
同时在流化床上部出口，将已干燥物料收集起来。
杭州钱江干燥设备有限公司所生产的GLR系列内加热流化床干燥机，系统由热风热源(燃煤、燃油、燃气、蒸汽、电)和内加热热源(蒸汽、水、导热油)。
同时供热,主要由内加热流化床主机、分离设备(内置布袋除尘器、外置旋风分离器+布袋除尘器、外置旋风分离器+水幕除尘器等)、风机、控制系统等组成。
可实现连续或间歇操作。
适用于干燥产品的大批量生产。
采购流化床干燥机除了要考虑需求，效率，成本，还要注意厂家的资质及售后。
这里给大家推荐杭州钱江干燥设备有限公司，钱江干燥是一家从事热力干燥技术开发、设备制造、销售、安装和技术咨询服务于一体的高新技术企业。
流化床颗粒的分类及其流化特性(6)
在工业上使用时应尽可能选用这类颗粒。在石化行业中的催化裂化装置上首先被使用，在这个行业中，催化剂中必须含有一定量的小颗粒，小于44微米被称为关键组分。这类颗粒以后在丙烯氨氧化制丙烯腈等流化床中也得到了应用。
B类颗粒（沙状流化特性）：由图可知，B类颗粒一般颗粒的平均粒径＜40微米＜500微米，颗粒密度＜1400kg/m3＜4000kg/m3。这类颗粒在气速达到或稍高于颗粒的起始流化速度时，床內就出现了气泡，床层膨胀比R较A类颗粒小，气泡聚併现象严重，气泡直径也迅速变大，且气泡随床高而变大，当气泡达到床层表面时破裂，从而影响了流化质量，影响了床层与传热面间的传热和相间的传质。
流化床颗粒的分类及其流化特性：
1973年Geldart根据多年对颗粒大小对流化床流化特性的研究，将颗粒的流化特性与颗粒平均径的关係分成A、B、C和D四大类，并将它们表绘在以dp为横坐标，以固体密度ρp与流化气体密度ρg的差
（ρp – ρg）为纵坐标的图上（参见下面的Ge选用适合于自己工业化的特点的颗粒粒径及分布。
根据本人对颗粒粒径及分布的研究，认为A、B类颗粒流化特性的差别是非常明显的，如：
A类颗粒了（充气流化特性）：A类颗粒的特点是颗粒的平均尺寸较小，颗粒的密度较低。由图可知，A类颗粒一般颗粒的平均粒径＜100微米，颗粒密度小于1400kg/m3，这类颗粒由于凝聚性较小，因此颗粒间充气性好，床层膨胀比（R≡床层流化时的高度Hf/床层静止时的高度H0）大，当床层气速达到起始流化速度时，床内还不会产生气泡（即床层的起始鼓泡速度大于起始流化速度），当气速进一步增加时，床内虽产生了气泡，但气泡较小，气泡的聚併、分裂速度也快。所以，这类颗粒应该说是流化特性较好的一类颗粒。（说明：起始流化速度umf即是流化床开始流化时的最小速度。起始鼓泡速度umb即是流化床内出现笫一个气泡时的气体速度。）
第二章 循环流化床的基本理论
2020年4月2日
第二节 流态化及其典型形态
一、流态化
1. 流态化现象
固体颗粒在流体作用下表现出类似流体状态的现象（气体和液体 作为流化介质）
2. 流态化
由于固体颗粒群与气体（或液体）接触时固体颗粒转变成类似流 体的状态
3、气固流态化
在流化床锅炉燃烧中，流化介质为气体，固体煤颗粒及其燃烧后 的灰渣被流化
➢ （2）腾涌（节涌 —— 发生腾涌时，床面以某种有规律的频率上升、破裂， 风压剧烈波动，燃烧不稳定，在床料断层下部易引起结焦
2020年4月2日
第三节 循环流化床的流体动力特性
循环流化床装置
下部颗粒密相区和上部上升段稀相区的循环流化床、气固物料分离装置、 固体物料回送装置等三个部分组成的闭路循环系统
六、夹带和扬析
3. 夹带、扬析的重要性
➢ 合理组织燃烧和传热 ➢ 保证足够的循环物料 ➢ 烟气中灰尘达到排放标准
4. 输送分离高度（TDH，Transport Disengaging Height）
➢ 粗颗粒ut> u0 →经过一定的分离高度后重新返回床层 ➢ 细颗粒ut< u0 →被夹带出床体 ➢ 自由空域内所有粗颗粒都能返回床层的最低高度（高度从床层界面算起）定
2020年4月2日
一、颗粒浓度分布
1. 各种流态化形态下的颗粒浓度分布
➢ （4）颗粒混返（固体物料内循环） • a. 小颗粒随气流上升，部分碰撞下落，总趋
势向上 • b. 大颗粒中心处上升，一定高度时在边壁处
下落 • c. 床层各截面上，颗粒平均速度沿轴向增大
直至趋于恒定（床层足够高） • d. 若R一定，平均颗粒速度随u0增大而增大；
2020年4月2日
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流化床颗粒的分类及其流化特性：
1973年Geldart根据多年对颗粒大小对流化床流化特性的研究，将颗
粒的流化特性与颗粒平均径的关係分成A、B、C和D四大类，并将它
们表绘在以dp为横坐标，以固体密度ρp与流化气体密度ρg的差
（ρp –ρg）为纵坐标的图上（参见下面的Geldart颗粒分类图）。
以便供根据物理或反应过程的特性对流化特性的要求，以选用适合于
自己工业化的特点的颗粒粒径及分布。
A类颗粒了（充气流化特性）：A类颗粒的特点是颗粒的平均尺寸较小，颗粒的密度较低。
由图可知，A类颗粒一般颗粒的平均粒径＜100微米，颗粒密度小于1400kg/m3，这类颗粒由于凝聚性较小，因此颗粒间充气性好，床层膨胀比（R≡床层流化时的高度Hf/床层静止时的高度H0）大，当床层气速达到起始流化速度时，床内还不会产生气泡（即床层
的起始鼓泡速度大于起始流化速度），当气速进一步增加时，床内虽
产生了气泡，但气泡较小，气泡的聚併、分裂速度也快。
所以，这类
颗粒应该说是流化特性较好的一类颗粒。
（说明：起始流化速度umf
即是流化床开始流化时的最小速度。
起始鼓泡速度umb即是流化床内
出现笫一个气泡时的气体速度。
）
在工业上使用时应尽可能选用这类颗粒。
在石化行业中的催化裂化装
置上首先被使用，在这个行业中，催化剂中必须含有一定量的小颗粒，小于44微米被称为关键组分。
这类颗粒以后在丙烯氨氧化制丙烯腈等
流化床中也得到了应用。
B类颗粒（沙状流化特性）：由图可知，B类颗粒一般颗粒的平均粒径
＜40微米＜500微米，颗粒密度＜1400kg/m3＜4000kg/m3。
这类颗粒
在气速达到或稍高于颗粒的起始流化速度时，床內就出现了气泡，床
层膨胀比R较A类颗粒小，气泡聚併现象严重，气泡直径也迅速变大，且气泡随床高而变大，当气泡达到床层表面时破裂，从而影响了流化
质量，影响了床层与传热面间的传热和相间的传质。
这类颗粒在工业上应用也较多，如醋酸乙烯、农药百菌清和苯酐行业
都有使用。
值得一提的是，这些行业并不是不想使用A类颗粒，而是
不能用，如醋酸乙烯、农药百菌清流化床反应器，因其使用的催化剂
是活性炭，活性炭不允许做得太细，太细了易被吹出，不易回收！而
在苯酐行业由于催化剂是钒催化剂，可制成小颗粒，所以北二化首先
在苯酐行业将B类颗粒改用A类颗粒，流化质量明显地得到改善！本
人在对温州某化工厂的苯酐流化床的改造中，仅在其原用的B类颗粒
中加入了10%的A类颗粒后，其产量就增加了25%以上！
根据本人对颗粒粒径及分布的研究，认为A、B类颗粒流化特性的差别
是非常明显的，如：
1.] A、B类颗粒流化时的最明显直观的差别是：B类颗粒流化时umb
＝umf，而A类颗粒流化时umb＞umf。
也就是说A类颗粒在流化时床
层巳流化了，但没有产生气泡。
床层充气性好。
2.] 床层膨胀比R，对于B类颗粒约为1.2～1.4，而对于A类颗粒可
达1.6～1.8。
膨胀比大，表明在气速不变的条件下，氯甲烷在在床内
的仃留时间增加，有利于氯甲烷单程转化率的提高；
3.] 气泡与乳化相间的传质速率A类颗粒是B类颗粒流化床的5～10倍！气泡与乳化相间的传质速率快，表明进入床层生成的氯甲烷气泡
与触体间的传质加快，利于反应；
4.] 床层与传热面间的传热速率，A类颗粒比B类颗粒高1.2倍左右。
床层与传热面间的传热速率大，利于反应热的控制和移出，使床内反
应温度更均一，减少逐步过热和高温区，不利于付反应，不利于高沸
物和碳的生成；
5.] 对化学反应的影响，则因反应特性不同，各不相同。
一般来说，
对传质控制的反应过程，最好採用A类颗粒，使反应过程转为反应控制；对于反应控制的反应过程，可採用B类颗粒。
当然对于有些反应
过程所採用的催化剂，只能制成B类颗粒的，如乙炔法制醋酸乙烯的
活性炭催化剂，只能採用B类颗粒进行工业化生产了。
对于有机硅单体合成流化床来说，上述四点对反应都是有利的。
其实
当年星火万吨级的单体流化床反应器的硅粉平均粒径为235微米左右，最大粒径达950微米以上，气速最高仅为0.2米／ｓ左右，而现在极
大部分厂家单体流化床的硅粉平均粒径为130~150微米左右，这也说
明减少硅粉粒径对单体合成反应是有好处的，但是否最好，还有待于
研讨。
在本论坛中，坛友ygq9394也深有体会，他在闲聊‘有机硅单体合成
流化床使用硅粉的粒径帖子的回帖中写道：“…单体的合成，很大一
部分是硅粉原料说了算。
之前通过流化床在实验室做过一些实验。
针
对于不同硅粉的粒径做了一系列实验，由于时间问题没有细细总结，
但是验证了大家公认的比重（？可能书写有误）大的50~100um范围的
硅粉反应较好，主要表现在反应速率和反应启动快慢，单体收率和二
甲选择性等，其中由于无法和生产流化床一样设置旋风，针对于你提
到的扩大段在无法验证，只有根据动力学知识做了一些推断。
看了楼
主的很多帖子，感觉你对单体合成一段比较了解，细心人啊！”。
当然，对于50~100um范围的硅粉，反应是否较好，我以为还有探讨的余地。
但至少说明了硅粉的粒径和分布对反应有很大的影响。
可惜的是
未见过面合盛硅业的同事ygq9394，因他可能己于2012年8月左右己离开了有机硅行业！无法与他交流了。
C类颗粒（粘性流化特性）：C类颗粒在Geldart颗粒分类图上的颗粒，是指颗粒径＜30微米的那些颗粒。
由于颗粒颗粒径小，晶格缺陷较多，又易吸湿，易造成颗粒凝聚。
因此其流化特点是难于流化，流化时床
层的压降比理论值小，极易造成构流或节涌！床层与传热面间的传热
系数也比A、B类颗粒也小得很多。
C类颗粒在工业上很少应用，浙江原温州化工厂的明矾石综合利用曾试用过，但因工业化未继续下去，从而仃止了。
现在由浙江大学开发的
水煤漿流化燃烧技术，也可算作C类颗粒在工业上应用的例子吧。
D类颗粒（喷动流化特性）：D类颗粒在Geldart颗粒分类图上的颗粒，是指粒径＞600微米的颗粒。
由于这类颗粒的粒径较大，因此临界流化速度也大，难以流化，也不能稳定的流化。
具有喷动流化特性。
D类颗粒在工业上，大多实际应用于物料的干燥和煤燃烧。
值得注意和要提示的是：
1. Geldart颗粒分类图是在常温以空气作为流化介质得出的；
2. Geldart在颗粒分类时，末考虑流化介质的粘度和密度不同对流化
特性的影响，而实验表明，颗粒的流化特性还与流化气体的粘度和密
度有关，所以在有压力和高于室温时还应对气体的粘度和密度作适当
修正。
因此对于颗粒分类，中、日等国都有学者对Geldart颗粒分类
图作出修正的分类图。
有兴趣者可查阅有关资料。
3. 颗粒直径是指颗粒的平均粒径，其单位为微米。
粒度分布一般为正
态分布。
颗粒与气体的密度单位为 g/cm3。
4. 注意颗粒分类图是双对数坐标，使用时应注意！
综上所述，有机硅单体合成流化床的硅粉颗粒应採用什么类型的颗粒，是显而易见的。
具体如何选择，我想还是留给工作在第一线的有关工
程技术人员，根据本公司流化床反应器的具体情况，并结合自己的经
验去选用适合于本公司的硅粉颗粒的粒径及分布吧！。