流化床反應(yīng)器操作與控制-流化床反應(yīng)器的特點(diǎn)及結(jié)構(gòu)

流化床反應(yīng)器的氣固回收裝置《化學(xué)反應(yīng)器操作與控制》流化床的內(nèi)部構(gòu)件流化床反應(yīng)器殼體氣體分布裝置內(nèi)部構(gòu)件換熱裝置氣固分離裝置氣固分離裝置流化床中常用的氣固分離裝置有內(nèi)過濾器和內(nèi)旋風(fēng)分離器兩種。內(nèi)過濾器一般做成管式，管子有素?zé)晒?、開孔鐵管和金屬絲網(wǎng)管等。在開孔鐵管和金屬絲網(wǎng)管的外面包扎數(shù)層玻璃纖維布。內(nèi)過濾器就是由許多這樣的管子組成的，氣體從玻璃纖維布的細(xì)孔隙中通過，而將絕大部分的固體顆粒過濾下來。

(1)內(nèi)過濾器氣固分離裝置缺點(diǎn)：阻力大內(nèi)旋風(fēng)分離器目前在流化床反應(yīng)器中已得到了廣泛的應(yīng)用，內(nèi)旋風(fēng)分離器包括旋風(fēng)分離器、料腿和料腿密封裝置三個(gè)部分。

(2)內(nèi)旋風(fēng)分離器氣固分離裝置旋風(fēng)分離器是利用慣性離心力的作用從氣流中分離出所含塵粒的設(shè)備。含塵氣體以相當(dāng)高的線速度沿且線方向進(jìn)入旋風(fēng)分離器的殼體內(nèi)，形成螺旋形運(yùn)動(dòng)，在旋轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的離心力將懸浮于氣流中的固體顆粒甩向器壁，與器壁碰撞后失去動(dòng)能而下沉落入灰斗，在通過料腿落入反應(yīng)器中。凈制后的氣體從中心的氣體排出管排除。

(2)內(nèi)旋風(fēng)分離器氣固分離裝置氣固分離裝置料腿密封裝置《化學(xué)反應(yīng)器操作與控制》流化床反應(yīng)器的基本結(jié)構(gòu)流化床反應(yīng)器醋酸乙烯合成工段流化床反應(yīng)器

旋風(fēng)分離器流化氣體入口內(nèi)部構(gòu)件氣體分布器擴(kuò)大段殼體換熱管催化劑排出口一、流化床反應(yīng)器的基本結(jié)構(gòu)及作用流化床反應(yīng)器殼體換熱裝置氣固分離裝置內(nèi)部構(gòu)件氣體分布裝置一、流化床反應(yīng)器的基本結(jié)構(gòu)——?dú)んw流化床反應(yīng)器各部分作用錐底濃相段稀相段擴(kuò)大段作用：提供反應(yīng)所需空間一、流化床反應(yīng)器的基本結(jié)構(gòu)——?dú)怏w分布裝置預(yù)分布器氣體分布板氣體分布裝置作用：使氣體均勻分布，以形成良好的初始流化條件，同時(shí)支承固體催化劑顆粒。一、流化床反應(yīng)器的基本結(jié)構(gòu)——?dú)怏w分布裝置一、流化床反應(yīng)器的基本結(jié)構(gòu)——內(nèi)部構(gòu)件水平構(gòu)件垂直構(gòu)件內(nèi)部構(gòu)件作用：破碎氣體在床層中產(chǎn)生的大氣泡，增大氣固相間的接觸機(jī)會(huì)；減少返混。一、流化床反應(yīng)器的基本結(jié)構(gòu)——內(nèi)部構(gòu)件一、流化床反應(yīng)器的基本結(jié)構(gòu)——換熱裝置內(nèi)部換熱器夾套換熱換熱裝置作用：是用來取出或供給反應(yīng)所需要的熱量。一、流化床反應(yīng)器的基本結(jié)構(gòu)——換熱裝置套管式換熱器蛇管式換熱器橫排管束換熱器一、流化床反應(yīng)器的基本結(jié)構(gòu)——?dú)夤谭蛛x裝置內(nèi)過濾器旋風(fēng)分離器氣固分離裝置作用：回收催化劑細(xì)粒使其返回床層，并避免帶出粉塵影響產(chǎn)品的純度。一、流化床反應(yīng)器的基本結(jié)構(gòu)——?dú)夤谭蛛x裝置內(nèi)過濾器旋風(fēng)分離器結(jié)構(gòu)示意圖《化學(xué)反應(yīng)器操作與控制》流化床反應(yīng)器的氣體分布裝置一、流化床反應(yīng)器的基本結(jié)構(gòu)及作用流化床反應(yīng)器殼體換熱裝置氣固分離裝置內(nèi)部構(gòu)件氣體分布裝置

保證流化床具有良好而穩(wěn)定的流化狀態(tài)的重要構(gòu)件。氣體分布裝置預(yù)分布器氣體分布板氣體分布裝置作用：使氣體均勻分布，以形成良好的初始流化條件，同時(shí)支承固體催化劑顆粒。氣體分布板氣體分布板直流式側(cè)流式填充式密孔式旋流式噴嘴分枝式分布器氣體分布板直流式直孔式分布板凹形分布板直孔泡帽分布板氣體分布板直孔式分布板凹形分布板直孔泡帽分布板工業(yè)上一般不使用此類型分布板氣體分布板填充式分布板卵石石英砂卵石多孔板或柵板缺點(diǎn)較多，工業(yè)上不適用氣體分布板側(cè)流式分布板缺點(diǎn)較多，工業(yè)上不適用

側(cè)縫式錐帽分布板側(cè)孔式錐帽分布板氣體分布板短管式分布板容易出現(xiàn)氣體分布不均氣體分布板無分布板的旋流式噴嘴應(yīng)用于對(duì)氣體產(chǎn)品要求不嚴(yán)的粗粒流化床中氣體分布板密孔型分布板最早用于實(shí)驗(yàn)室，造價(jià)高，工業(yè)生產(chǎn)較少使用直孔篩板二、流化床反應(yīng)器的氣體預(yù)分布器使氣體進(jìn)入分布板前有一個(gè)大致均勻的分布，從而減輕分布板均勻布?xì)獾呢?fù)荷。氣體預(yù)分布器氣體預(yù)分布器氣體預(yù)分布器帽式分布器同心圓錐殼式分布器氣體預(yù)分布器氣體預(yù)分布器氣體預(yù)分布器充填式分布器帽式分布器開口式分布器流化床反應(yīng)器的分類《化學(xué)反應(yīng)器操作與控制》流化床反應(yīng)器的分類流化床反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)形式很多，一般可分為以下幾種類型。(1)按固體顆粒是否在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)分類分為單器流化床和雙器流化床。流化床反應(yīng)器的分類單器流化床多用于催化劑使用壽命較長的氣固相催化反應(yīng)過程。流化床反應(yīng)器的分類雙器流化床多用于催化劑使用壽命較短容易失活的氣固相催化反應(yīng)過程，催化劑在反應(yīng)器和再生器之間的循環(huán)是通過控制兩器的密度差來實(shí)現(xiàn)的。流化床反應(yīng)器的分類(2)按床層外形分類分為圓筒形和圓錐形流化床。圓筒形流化床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，設(shè)計(jì)容積利用率高。流化床反應(yīng)器的分類圓錐形流化床結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，制作比較困難，但由于它的截面自下而上逐漸擴(kuò)大，也具有很多突出的優(yōu)點(diǎn)。流化床反應(yīng)器的分類(3)按反應(yīng)器層數(shù)分類可分為單層流化床和多層流化床。單層流化床中催化劑單層放置，床層溫度、粒度分布和氣體濃度都趨于均一。當(dāng)過程對(duì)溫度和濃度的分布有特定的要求或熱能的回收有較高的要求時(shí)，就需要采用多層流化床。流化床反應(yīng)器的分類（4）按床層中是否設(shè)置內(nèi)部構(gòu)件分類分為自由床和限制床。流化床反應(yīng)器的分類床中不專門設(shè)置內(nèi)部構(gòu)件以限制氣體和固體流動(dòng)的稱自由床。流化床反應(yīng)器的分類床中設(shè)置內(nèi)部構(gòu)件以限制氣體和固體流動(dòng)的稱為限制床。內(nèi)部構(gòu)件可增進(jìn)氣固接觸效率，較少氣體返混，改善氣體的停留時(shí)間分布。許多流化床多采用擋板、擋網(wǎng)等作為內(nèi)部構(gòu)件。流化床反應(yīng)器的特點(diǎn)《化學(xué)反應(yīng)器操作與控制》流化床反應(yīng)器的特點(diǎn)流體自下而上通過固體顆粒床層，到流體速度增加到一定程度時(shí)，顆粒被流體托起作懸浮運(yùn)動(dòng)，這種現(xiàn)象叫固體流態(tài)化。利用流態(tài)化技術(shù)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的裝置稱為流化床反應(yīng)器。流化床反應(yīng)器的特點(diǎn)流化床反應(yīng)器在工業(yè)中的應(yīng)用可分為催化過程和非催化劑過程兩大類，催化過程的主要特點(diǎn)是固體顆粒為催化劑。催化劑的活性隨反應(yīng)而下降，需取出再生或補(bǔ)充新的催化劑以維持器內(nèi)催化劑的平均活性；非催化過程的主要特點(diǎn)是固體顆粒為反應(yīng)原料。礦物加工為非催化反應(yīng)過程，多采用流化床反應(yīng)器。如硫鐵礦焙燒、氧化鐵礦石還原、石灰石焙燒等。一、流化床反應(yīng)器的特點(diǎn)從對(duì)催化劑的要求看，流化床可采用小顆粒且粒度范圍較寬的催化劑，從而增大了氣固相間的接觸面積。一、流化床反應(yīng)器的特點(diǎn)從傳熱上看，由于流化床采用小顆粒催化劑，流體與催化劑顆粒間的傳熱面積很大，加之快速循環(huán)的催化劑顆粒的沖刷作用，使得催化劑顆粒之間、床層與器壁及換熱器壁之間的給熱系數(shù)增大，傳熱速率加快，所需傳熱面積較小。另外由于流體與顆粒間的劇烈攪動(dòng)混合，使床層溫度均勻。一、流化床反應(yīng)器的特點(diǎn)從傳質(zhì)上看，由于催化劑顆粒和流體處于劇烈攪動(dòng)狀態(tài)，氣固相界面不斷更新，使傳質(zhì)系數(shù)增大；加之催化劑粒度小，單位體積催化劑具有很大的表面積，使傳質(zhì)速率加快。一、流化床反應(yīng)器的特點(diǎn)從操作上看，由于流化床中的固體顆粒有類似于流體的流動(dòng)性，所以從床層中取出顆粒和加入新的顆粒都很方便，對(duì)于催化劑易于失活的反應(yīng)，可使反應(yīng)過程和催化劑再生過程連續(xù)化，且易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。一、流化床反應(yīng)器的特點(diǎn)從生產(chǎn)規(guī)模上看，流化床傳熱良好，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，投資省，適合于大規(guī)模生產(chǎn)。一、流化床反應(yīng)器的特點(diǎn)流化床由于氣流和固體顆粒間的劇烈攪動(dòng)也產(chǎn)生一些缺點(diǎn)：由于顆粒的劇烈湍動(dòng)，造成固體顆粒與流體的嚴(yán)重返混，導(dǎo)致反應(yīng)物濃度下降，轉(zhuǎn)化率下降。對(duì)氣固流化床，常發(fā)生氣體短路和溝流，嚴(yán)重降低了氣固相接觸效率，使反應(yīng)轉(zhuǎn)化率下降。一、流化床反應(yīng)器的特點(diǎn)催化劑顆粒之間的劇烈碰撞，造成催化劑破碎率增大，增加了催化劑的損耗。需增設(shè)回收裝置。由于催化劑顆粒與器壁的劇烈碰撞，易于造成設(shè)備及管道的磨損，增大了設(shè)備損耗。流化床的內(nèi)部構(gòu)件《化學(xué)反應(yīng)器操作與控制》流化床的內(nèi)部構(gòu)件流化床反應(yīng)器殼體氣體分布裝置內(nèi)部構(gòu)件換熱裝置氣固分離裝置流化床內(nèi)的氣固相反應(yīng)大多屬于聚式流態(tài)化，床內(nèi)氣固分布極不均勻。通過實(shí)踐證明，在床內(nèi)加設(shè)內(nèi)部構(gòu)件可以把分布板造成的良好起始流化條件擴(kuò)展到床層。內(nèi)部構(gòu)件內(nèi)部構(gòu)件水平構(gòu)件垂直構(gòu)件流化床中加設(shè)水平擋板或擋網(wǎng)，可增強(qiáng)氣固接觸效率，提高反應(yīng)轉(zhuǎn)化率。和自由床相比，擋板、擋網(wǎng)床有如下優(yōu)點(diǎn)：減小了上升氣泡的尺寸，使流化均勻；氣體短路現(xiàn)象得以抑制，氣固接觸得到改善；氣體停留時(shí)間分布趨于一致，從而使轉(zhuǎn)化率得以提高；床層料面波動(dòng)大大減小，操作趨于穩(wěn)定。內(nèi)部構(gòu)件擋網(wǎng)(1)水平構(gòu)件目前我國工業(yè)流化床的擋板多為百頁窗式