流化床1
流化床PPT课件
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7.2 流化床中的气、固运动 第7章 流化床反应器
⑵气泡的速度和大小 根据实测，流化床中单个气泡的上升速度ubr 为：
ubr0.57~0.85gdb12
一般取平均值计算如下：
ubr 0.711gdb12
在实际床层中，常是气泡成群上升，气泡群上升的速度ub一般用下式计算：
uuu b 0m f 0.711gdb12
7
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7.1 概述
第7章 流化床反应器
综上所述，可以看到从临界流态化开始一直到气流输送 为止，反应器内装置的状况从气相为非连续相一直转变到 气相成为连续相的整个区间都是属于流态化的范围，因此 它的领域是很宽广的，问题也是很复杂的。
流态化技术之所以得到如此广泛的应用，是因为它有一 下一些突出的优点： 传热效能高，而且床内温度易于维持均匀。 大量固体颗粒可方便地往来输送。 由于颗粒细，可以消除内扩散阻力，能充分发挥催化剂的 效能。
(RRbc)2uubbrruuff
(RRbc)3uubrbr2uuf f
RC及Rb分别为气泡云及气泡的半径。这里所谓 的三维床就是一般的圆柱形床，而二维床则为 截面狭长的扁形床。 在气泡中，气体的穿流量q可以用下式表示:
q=4umfRb=4ufεmfRb (二维床) q=3umfπRb=3uf εmf πRb (三维床)
• 对于A类颗粒，最大气泡直径：
d R m a2 x u t2/g .................7 . ..2 ..).4 (..
• 小于床径一半时,按下式子计算膨胀比：
R L f/ L m 1 f u u m / u t f ... .. .7 . .2 . . ) . .5 . .. .. .(
第7章 流化床反应器
流化床包衣技术介绍
在固体制剂中，有很多药品通过包衣改变药物释放特性，如缓控释、肠溶、结肠定位、脉冲释放等，或者达到掩味、防潮、提高稳定性、改善外观等目的。
流化床设备由于高效的干燥效率，可以实现对微丸、颗粒、结晶、粉末等进行功能包衣，并达到理想的重现性。
水性包衣是薄膜包衣工艺的重要发展方向，特别是聚合物水分散体包衣技术发展较迅速。
水分散体避免了有机溶剂包衣工艺的易燃易爆和环境污染等问题，而且固含量高、粘度低，工艺周期短。
由于水为介质需要更高的蒸发热能，而且水分散体对包衣成膜温度的控制有较高要求，所以对设备干燥效率和工艺参数控制提出更高的要求。
在流化床工艺中，颗粒悬浮在流化空气中包衣，从而保证良好的包衣均匀性和干燥效率，是水性包衣工艺得以广泛应用的基础。
一、流化床工艺类型流化床工艺目前主要有三种类型：顶喷、底喷、旋转切线喷(见图1)。
由于设备构造不同，物料流化状态也不相同。
采用不同工艺，包衣质量和制剂释放特性可能有所区别。
原则上为了使衣膜均匀连续，每种工艺都应尽量减少包衣液滴的行程，即液滴从喷枪出口到底物表面的距离，以减少热空气对液滴产生的喷雾干燥作用，使包衣液到达底物表面时，基本保持其原有的特性，浓度和粘度没有明显增加，以保证在底物表面理想的铺展成膜特性，形成均匀、连续的衣膜。
1、底喷工艺又称为Wurster系统，是流化床包衣的主要应用形式，已广泛应用于微丸、颗粒，甚至粒径小于50μm粉末的包衣。
底喷装置的物料槽中央有一个隔圈，底部有一块开有很多圆形小孔的空气分配盘，由于隔圈内/外对应部分的底盘开孔率不同，因此形成隔圈内/外的不同进风气流强度，使颗粒形成在隔圈内外有规则的循环运动。
喷枪安装在隔圈内部，喷液方向与物料的运动方向相同，因此隔圈内是主要包衣区域，隔圈外则是主要干燥区域。
颗粒每隔几秒种通过一次包衣区域，完成一次包衣－干燥循环。
所有颗粒经过包衣区域的几率相似，因此形成的衣膜均匀致密。
实验和中试型设备(空气分配底盘直径大至18英寸)使用一个隔圈和喷枪，形成一个包衣区域。
流化床燃烧技术
鼓泡流化床燃烧技术的主要特点如下。
① 流化床床内混合剧烈，燃烧稳定，其燃料适应性很强，几乎可以燃 烧所有燃料。 ② 低温燃烧特性可以实现炉内加脱硫剂进行直接脱硫，而且可以利用 低灰熔点的燃料。 ③ 低温燃烧和分级燃烧可以较好地控制煤燃烧过程中NOx的生成。 ④ 通常燃用宽筛分燃料颗粒（如0-8mm，0-10mm），床料的组成也比 较复杂。 ⑤ 流化床运行速度较低，一般在2-4m/s之间，燃烧室内运行在鼓泡流 化状态，可以明显分为下部高颗粒浓度的流化床区（密相区）和上部 颗粒浓度很低的稀相区（悬浮段）。
1.2.3 循环流化床的气固两相流体动力特性
一般来说，循环流化床锅炉炉膛截面积形状大都是矩形或方形的，其高度与截 面当量直径之比要小得多，而且炉膛通常布臵垂直的膜式水冷壁以吸收热量。循环 流化床锅炉的炉内床料是宽筛分的粗颗粒，如中国循环流化床锅炉常用的煤粒粒径 为0-10mm。
项目 截面形状 直径/m 高度与当量直径比 反应器壁面 床料分布及平均直径/mm 循环流化床锅炉 大都为矩形 4-8(当量直径） <5(10) 膜式水冷壁（垂直管和鳍片） 约0.2
为了克服这些问题，通过把燃烧室内的流化床速度从原来的2-4m/s提高 到4-6m/s甚至更高后，把更多的床料颗粒从燃烧室下部的密相区带到了上部 稀相区，这样不仅使得更多的燃料在上部稀相区燃烧，而且也通过这些携带 的大量细灰颗粒从密相区带出了大量热量，从而使得燃烧室上部颗粒浓度增 加，燃烧室温度分布均匀，而密相区内则不再需要布臵埋管受热面吸热。同 时通过布臵飞灰颗粒分离及回送装臵，把携带出燃烧室细灰颗粒中不完全燃 烧的燃烧颗粒或未完全反应的脱硫剂颗粒重新送回到燃烧室内循环燃烧或利 用，从而大大提高燃料燃烧效率和脱硫剂利用率。这种状态运行的流化床燃 烧技术称为循环流化床燃烧技术，近三十年内得到快速发展的一种新型燃烧 技术。
流化床干燥工艺
流化床干燥工艺是一种常用的干燥技术，它通过使物料在流动状态下进行干燥，以达到均匀干燥和高效传热的目的。
下面将详细介绍流化床干燥工艺的原理、优点、缺点、操作过程、影响因素以及应用领域。
一、原理流化床干燥的基本原理是热传导和蒸发。
通过加热床层中的物料，使其温度升高，从而加速水分蒸发和热量传导。
同时，物料在流化状态下，不断与床层和热源进行接触，使其均匀分布和传递，达到高效干燥的目的。
二、优点1. 均匀干燥：流化床干燥过程中，物料在流化床中均匀分布，避免了局部过热或干燥不均匀的现象，提高了干燥效率和质量。
2. 适用范围广：流化床干燥适用于多种物料，如颗粒状、纤维状和膏状物料。
同时，流化床可以适应不同的工艺要求，如单方向流动、双向流动、气固分离等。
3. 环保节能：流化床干燥过程中，热量和物料之间的传热效率较高，能耗较低。
同时，流化床产生的废气较少，易于处理，符合环保要求。
三、缺点1. 设备投资较大：流化床干燥设备通常比较复杂，结构紧凑，因此设备投资较大。
2. 操作难度较高：流化床干燥操作过程中，需要控制流速、温度、湿度等因素，操作难度较高。
3. 物料破碎：对于一些易碎的物料，流化床干燥过程中可能会发生破碎现象。
四、操作过程1. 准备阶段：将物料加入流化床干燥机中，调整流化风速和物料流速到合适的值。
2. 启动阶段：逐渐提高温度和风量，观察物料状态和水分变化。
3. 稳定运行阶段：当物料达到稳定状态时，调整风量和温度以控制水分蒸发速率。
4. 结束阶段：当物料达到预定含水量时，逐渐降低风量和温度，直至完全停止设备。
五、影响因素1. 物料特性：物料的粒度、形状、表面性质等都会影响干燥速率和效果。
2. 操作参数：温度、风速、湿度、物料停留时间等都会影响干燥效果。
3. 环境因素：电源供应、设备维护、操作人员技能等也会影响干燥过程。
六、应用领域流化床干燥工艺广泛应用于化工、制药、食品、农产品加工等领域。
例如，在化工行业中，流化床干燥可用于干燥各种化学原料和产品；在制药行业中，流化床干燥可用于干燥药物原料和辅料；在食品行业中，流化床干燥可用于干燥糖果、巧克力、谷物等食品；在农产品加工领域，流化床干燥可用于干燥果蔬、种子等农产品。
流化床操作流速
流化床操作流速深度解析流化床操作流速，这一关键词在化工、制药、能源等多个领域中具有广泛的应用。
本文将对其进行深度解析，探讨流速对流化床操作的影响、优化方法以及实际应用中的挑战与前景。
一、流化床操作基础流化床是一种重要的气固或液固接触装置，广泛应用于化工、石油、冶金、能源、原子能及环保等工业部门。
流化床操作是指通过流体的作用使固体颗粒处于悬浮状态，形成类似于流体的状态，从而实现气固或液固之间的充分接触和传质传热。
二、流速对流化床操作的影响流速是流化床操作中的关键参数之一。
适宜的流速能够使固体颗粒处于良好的悬浮状态，提高传质传热效率；而流速过高或过低，都可能导致流化床操作的不稳定，甚至引发床层塌陷或沟流等问题。
因此，对流速的精确控制是流化床操作的关键。
三、流速优化方法为实现流速的优化，需要对流化床操作进行深入研究。
首先，要确定合适的流速范围，这通常需要通过实验或模拟来获得。
其次，可以通过调整操作条件，如温度、压力、固体颗粒的性质等，来优化流速。
此外，选择合适的流化床结构、床层高度和颗粒分布等也能够有效改善流速。
四、实际应用中的挑战与前景在实际应用中，流速的控制面临着诸多挑战，如床层的不稳定性、传质传热效率的波动等。
为解决这些问题，研究者们不断尝试新的流化床结构和操作方式，如循环流化床、振动流化床等。
同时，随着计算机技术和数值模拟方法的不断发展，流化床操作的模拟和优化也取得了显著的进展。
展望未来，随着环保和能源领域的需求不断增长，流化床操作将在更多领域得到应用。
同时，流速作为流化床操作中的关键参数，其优化和控制方法也将得到进一步的研究和发展。
结语流化床操作流速是影响流化床性能的重要因素之一。
通过深入研究流速对流化床操作的影响和优化方法，我们可以更好地掌握流化床技术的核心，为实际应用中的挑战提供解决方案。
随着科技的不断进步，我们有理由相信，流化床操作将在未来发挥更大的作用，为工业发展和人类社会的进步贡献力量。
流化床的基本原理
二、流态化技术的优缺点
1、优点 ① 易于连续化和自动控制。 ② 相际混合均匀，温度均匀。 ③ 相际之间接触面大，传质、传热速率大、效果好，可
强化化学反应过程。 2、 缺点 ① 气体流动情况十分复杂。
② 颗粒在反应器内停留时间不均。 ③ 固体颗粒在气流作用下易粉碎，粉末易被气流夹带。 ④ 一些高温过程，微粒易于聚集和烧结（有时不得不降 温，从而降低反应速度）。
因此，在流化床的范围内，每一个表观气速u对应一个空隙率， 表观气速越大，空隙率也越大。只要颗粒悬浮状态，表明流体 通过空隙时的实际速度u1不变，始终为颗粒的ut 。
（2）流化床
需要特别指出的是，流化床原则上应有一个明 显的上界面。在此界面之下的颗粒，u1=ut 。
假设某个悬浮的颗粒由于某种原因离开了床层 而进入界面以上的空间，在该空间中（ε=1.0） 该颗粒的表观速度u即为其真实速度u1 u=u1＜ut 故颗粒必然回落到界面上。
气泡相
5.3.5
Geldart 颗粒分类
1、 C组颗粒 2、A组颗粒
3、B组颗粒
4、D组颗粒
5.4 流化态技术的应用
一、流态化技术在工业中的应用
1、化学反应过程
①湿法冶金中：流态化浸出和洗涤、流态化离子交换 ②火法冶金：沸腾焙烧（ZnS精矿）沸腾氯化（钛铁 矿精矿）
2、 物理过程： ①颗粒分级 ②流态化洗涤 ③流态化干燥（喷雾干燥） ④物料输送：最典型的是颗粒物料的气力输送
up 0
umax u1,max ut
umax为维持固定床状态的最大表观 气速。
起始流化速度：umf=umax 如果是均一的颗粒，其ut 可以计算出
umf ut fixedbed
u
沸腾流化床的工作原理
沸腾流化床的工作原理沸腾流化床是一种常见的化工设备，其工作原理是将固体颗粒物料放入床体中，通过气体流动使颗粒物料呈现出沸腾状态，从而实现物料的混合、反应、干燥等工艺过程。
下面将详细介绍沸腾流化床的工作原理。
一、沸腾流化床的结构沸腾流化床主要由床体、气体分配板、进料口、出料口、排气口、加热器等组成。
床体一般为圆柱形或长方形，内部装有固体颗粒物料。
气体分配板位于床体底部，用于均匀分配气体流量。
进料口和出料口分别位于床体顶部和底部，用于加入和取出物料。
排气口位于床体顶部，用于排出废气。
加热器用于加热气体，提高反应温度。
二、沸腾流化床的工作原理沸腾流化床的工作原理可以分为两个阶段：床体预热阶段和沸腾阶段。
1.床体预热阶段在床体预热阶段，加热器加热气体，使气体温度逐渐升高。
当气体温度达到一定值时，气体开始流入床体底部的气体分配板，通过气体分配板均匀分布到床体中。
此时，床体内的固体颗粒物料开始受热，温度逐渐升高，直到达到反应温度。
2.沸腾阶段当床体内的固体颗粒物料达到反应温度时，气体流量逐渐增加，使床体内的固体颗粒物料呈现出沸腾状态。
在沸腾状态下，固体颗粒物料不断地向上升起，然后再落回床体底部，形成了一种类似于液体的状态。
此时，固体颗粒物料之间的接触面积大大增加，反应速率也随之提高。
同时，气体流动也使固体颗粒物料得到了很好的混合，从而实现了反应、干燥等工艺过程。
三、沸腾流化床的应用沸腾流化床广泛应用于化工、制药、食品、环保等领域。
例如，在化工领域，沸腾流化床可以用于催化剂的制备、聚合反应、氧化反应等；在制药领域，沸腾流化床可以用于药物的干燥、制粒、包衣等；在食品领域，沸腾流化床可以用于食品的干燥、膨化等；在环保领域，沸腾流化床可以用于废气处理、污水处理等。
总之，沸腾流化床是一种高效、灵活、可靠的化工设备，其工作原理简单易懂，应用广泛。
随着科技的不断发展，沸腾流化床的性能和应用范围也将不断提高和扩大。
1中型循环流化床试验装置技术指标
采购需求：中型循环流化床反应器:1台。
主要要求：催化剂：800ml；反应压力： 0.3 Mpa ；反应温度： 500～600℃；提升管反应时间： 2～4 秒；剂/油比： 2～10 ；流化床反应空速： 2～15 ；再生温度： 600～700 ℃）。
技术指标(详细参数)：一、总体说明循环流化床中型试验装置，在连续或间歇条件下操作。
进料量为1.5-3 kg/h，反应器、再生器催化剂装填量为3-10 kg。
该试验装置包括进料进气系统、反再生系统、产品收集系统和自动化控制系统。
进料进气系统由进料泵、汽提水泵、空气阀、氮气阀和流量控制系统组成。
反再生系统包括密相流化床反应器、分离沉降器、汽提器、待输线、再生沉降器、再生器、再生剂输送线和汽提器底塞阀或滑阀及再生器底塞阀或滑阀组成。
产品收集系统包括气液分离塔（含冷却系统）、裂解气和烟气计量系统。
自控系统采用仪表+PLC+计算机控制。
装置设置气液固三相取样点。
固体催化剂取样系统包括反应器密相床取样、待生剂、再生剂取样。
裂解气采用在线分析，设置离线采样口，烟气采用在线分析系统。
液相取样口设置在气液分离塔下部的液体收集器下部。
设置液体取样罐，收集冷凝下来的液体。
装置要求催化剂循环量控制精确、测定方法准确可靠。
具体分项说明如下：1)进料系统和进气系统控制进料系统的进料精度、连续性和稳定性直接影响到装置运行的稳定性和反应器的反应状态，是该装置设计建造的关键点之一。
为保证装置平稳运行和试验数据的可靠性，进料采用质量流量计与高精度电子秤配合使用，通过计算机控制系统进行闭环控制。
进料入口管线上装有过滤器，采用软连接保证计量精度。
反应器、再生器内催化剂的流化状态、流化质量对反应效果的影响至关重要。
反应器、再生器的流化、再生空气流量控制采用质量流量控制器。
反应器、再生器内设置的差压变送器的反吹风、固体催化剂取样点处的反吹风、松动风及催化剂输送风采用高精度的转子流量计，并在流量计出口安装稳流阀，控制流量，提高装置运行的稳定性。
流化床涂装原理
流化床涂装原理(总2页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除流化床涂装原理流化床涂装工艺是在粉末涂料中较早实施的方法之一。
我国早在六十年代初就开始对热固性环氧粉末进行了流化床涂装研究，并取得了成功。
当时主要应用在机电产品，如对电机的绝缘涂层和防腐涂层等。
近年来随着粉末及其涂装技术的发展，已广泛地应用在家用电器、生活用品、钢结构件等。
应用的原料也由原来的环氧粉末涂料发展到尼龙、聚酯、聚乙烯、聚氯乙烯等更多的粉末品种。
一、流化床的特性流化床涂装工艺的方法是将空气或某种惰性气体吸入容器底部，使粉末涂料翻动达到“流化状态”。
空气通过多孔性透气板，成为均匀分布的细散气流使粉末翻动，每个粉粒先上升后下降。
这种流动粉体的性质很象液体。
放入其中的物体如同沉入液体中，立即为流态化的粉末所包围。
这种流态化的粉末与液体的特性仍然存在着很大的不同。
譬如当一段管子被水平的放入液体中，其内壁就会立即被润湿，但在流化状态的粉末中管腔内的粉末就变得静止不动了。
这是因为分粒的行动主要是上下方向的，水平方向移动很少。
二、流化床涂装原理流化床的工作原理是用均匀分布的细散空气流通过分膜层，使粉末微粒翻动呈流态化。
气流和粉末建立平衡后，保持一定的界面高度。
将需涂敷的工件预热后，放入粉末中，即可以得到均匀的涂层，最后加热固化成膜。
流化床是固体流态学的第二阶段，也是比较复杂和难以控制的阶段。
固体流化态过程分为三个阶段：固定床阶段、流化床阶段、气流输送阶段。
从理性上认识这三个阶段的特点和相互的关系，对于掌握流化床涂装技术来说是很重要的。
1、固定床阶段当流体速度很小时，固体粉末颗粒静止不动，流体从粉末颗粒间隙穿过，当流体速度逐渐增大时，则固体颗粒位置略有调整，即颗粒间排列方式发生变化，趋向松动的倾向。
此时，固体颗粒仍保持相互接触，床层高度H与粉末层体积也没有变化，这个阶段有图中的ab段表示。
流化床煤气化技术特点
流化床气化一般要求原煤破碎成<10mm粒径的煤，<1mm粒径细粉应控制在10%以下，经过干燥除去大部分外在水分，进气化炉的煤含水量<5%为宜。
流化床更适合活性高的褐煤、长焰煤和弱黏烟煤，气化贫煤、无烟煤、焦粉等需提高气化温度和增加煤粒在气化炉内的停留时间。
固体干法排渣，为防止炉内结渣除保持一定的流化速度外，要求煤的灰熔点ST应大于1250℃，气化炉操作温度(表温)一般选定在比ST温度低150~200℃的温度下操作比较安全。
1926年第一个流化床煤气化工业生产装置——温克勒煤气化法在德国投入运转。
以后在世界各国共建有约70台温克勒气化炉。
早期的常压温克勒气化实际是沸腾床气化炉，存在氧耗高、碳损失大(超过20%)等缺点，因此至今仍在运转的已不多。
1、温克勒(Winkler)气化炉气化炉组成：流化床(下部的圆锥部分)、悬浮床(上部的圆筒部分，为下部的6~10倍)。
原料由螺旋加料器加人圆锥部分腰部。
如图1所示。
图1 温克勒(Winkler)气化炉矸石灰(30%左右)自床层底部排出；其余飞灰由气流从炉顶夹带而出。
一次气化剂(60%~70%)由炉箅下部供入，二次气化剂(30%~40%)由气化炉中部送入。
二次气化剂的作用是，在接近灰熔点的温度下，使气流中夹带碳粒得到充分的气化。
二次气化剂用量与带出未反应的碳成比例(过少：未反应碳得不到充分气化而被带出，气化效率下降；过多：产品被烧)。
操作温度一般为900℃左右，操作压力约为0.098MPa(常压)，原料粒度为0~10mm，褐煤、弱黏煤、不黏煤和长焰煤等，但活性要高。
温克勒气化工艺单炉生产能力大，气化炉结构简单，可气化细颗粒煤(0~10mm)，出炉煤气基本上不含焦油，运行可靠，开停车容易。
但是该种炉型气化温度低，气化炉设备庞大，热损失大(煤气出炉温度高)，煤气带出物损失较多(气流中夹带碳颗粒)，粗煤气质量较差。
2、高温温克勒(HTW)气化法提高了操作温度。
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瞬间含水率Xi干燥速率U kg/(m^2.s)
0.6080.00018
0.613-0.00001
0.609-0.00018
0.6400.00062
0.5130.00063
0.4970.00014
0.4720.00007
0.4750.00019
0.4150.00032
0.3770.00020
0.3540.00022
0.2450.00025
0.1640.00018
0.1620.00008
0.1410.00014
0.1210.00019
0.0840.00014
0.0770.00010
0.0540.00016
0.0220.00006
0.035-0.00004
0.0320.00007
0.0120.00013
-0.0080.00010
-0.0200.00003
-0.017-0.00004
-0.0070.00002
-0.022-0.00002
-0.00030
-0.00020
-0.00010
0.00000
0.00010
0.00020
0.00030
0.00040
0.00050
0.00060
0.00070
-0.100 0.000 0.100 0.200
干燥速率
0.300 0.400 0.500 0.600 0.700
速率U kg/(m^2.s)