化学反应工程第三版课件教学课件 作者 陈甘棠 主编第七章 流化床反应器.ppt

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1、流化床中的气、固运动2概述1第7章　流化床反应器流化床中的传热和传质流化床的数学模型34所谓流态化就是固体颗粒像流体一样进行流动的现象。7.1概述流态化技术有以下一些突出的优点。①传热效能高，而且床内温度易于维持均匀。②大量固体颗粒可方便地往来输送。③由于颗粒细，可以消除内扩散阻力，充分发挥催化剂的效能。但流化床也有一些缺点。①气流状况不均。②颗粒运动基本上是全混式，因此停留时间不一。③颗粒的磨损和带出造成催化剂的损失，并要有旋风分离器等颗粒回收系统。7.1概述（详见教材P200）7.1概述7.2流化床中的气、固运动1

2、2流化床的流体力学气泡及其行为34乳相的动态分布板与内部构件5颗粒的带出、捕集和循环（１）临界流化速度7.2.1流化床的流体力学对于小颗粒，对于大颗粒7.2.1流化床的流体力学之值可从图7-4中读出。对大颗粒:7.2.1流化床的流体力学另一便于应用而又较准确的公式是适用于。如，则需再乘以图7-5中的校正系数。7.2.1流化床的流体力学（２）带出速率对于非球形颗粒，7.2.1流化床的流体力学7.2.1流化床的流体力学当，之值可由表7-1求出。另一在广泛范围内都颇准确而且也很方便的式子是：7.2.1流化床的流体力学（３）床

3、层的膨胀①②由图7-6可求得，而由式（7-20），可进一步算出空隙率。③有斜片挡板或挡网的床：有垂直管束的床：7.2.1流化床的流体力学（４）根据对颗粒的分类来计算床层膨胀比的方法。7.2.1流化床的流体力学（１）气泡的结构（２）气泡的速度和大小另一计算最大气泡直径的式子为7.2.2气泡及其行为判断节涌与否的一个准则方程式是：（３）气泡云与尾涡7.2.2气泡及其行为7.2.2气泡及其行为（４）气泡中的颗粒含量7.2.2气泡及其行为（１）床层中颗粒的流动（２）粒度及粒度分布的影响（３）乳相中的气体流动情况7.2.3乳相的

4、动态（１）分布板7.2.4分布板与内部构件（２）内部构件7.2.4分布板与内部构件（１）颗粒的带出7.2.5颗粒的带出、捕集和循环7.2.5颗粒的带出、捕集和循环（２）颗粒的捕集7.3流化床中的传热和传质12床层与外壁间的给热床层与浸没于床内的换热面之间的给热34颗粒与流体间的传质气泡与乳相间的传质7.3.1床层与外壁间的给热（１）垂直管7.3.2床层与浸没于床内的换热面之间的给热（２）水平管如：如：7.3.2床层与浸没于床内的换热面之间的给热例7.5在一内径为0.5m的流化床内，器壁为冷却面，在床层中心以及中心与器壁

5、的中间均有垂直冷却管，求各传热面的给热系数。已知数据如下：平均粒径，气体空床流速，流化床平均空隙率。气体物性值：7.3.2床层与浸没于床内的换热面之间的给热解：由图7-25，查得故再求床中心处垂直管壁上的给热系数，这时，由式（7-63）7.3.2床层与浸没于床内的换热面之间的给热对于床中心与器壁中间的垂直管，因由图7-26查得，故7.3.2床层与浸没于床内的换热面之间的给热如如7.3.3颗粒与流体间的传质7.3.4气泡与乳相间的传质气泡在经历dl（时间dt）的距离内的交换速率（以组分Ａ表示）为7.4流化床的数学模型12

6、模型的类别两相模型34Levenspiel鼓泡床模型流化床反应器的开发与放大7.4.1模型的类别（详见材料P220）7.4.2两相模型（１）不考虑具体气泡的两相模型ｅ相（扩散模型）：ｂ相（平推流式）：边界条件：于是反应的转化率便为7.4.2两相模型（２）气泡两相模型①乳相全混7.4.2两相模型②乳相为平推流7.4.2两相模型③两区模型气泡区上流区设7.4.2两相模型7.4.2两相模型利用边界条件：可得出：于是转化率为：7.4.3Levenspiel鼓泡床模型7.4.3Levenspiel鼓泡床模型如在有垂直管束的床层中

7、也常用当量直径来代表，或如图7-30中所示那样用管间的空间来估算气泡直径.流化床的开发与放大，国内外都有成功的经验，总起来看不外乎是催化剂性能、操作条件、床层结构方面的问题。首先，供流化床用的催化剂必须具有良好的活性、选择性和稳定性；在放大时，操作条件往往亦不得不有所改变；在床层结构上有分布板及内部构件两方面的问题；数学模型放大的方法是发展的方向，目前虽还不够成熟，但已积累了一定经验。7.4.4流化床反应器的开发与放大Thankyou