流化床反應(yīng)器化工設(shè)備使用與維護(hù)主講人：武存喜流態(tài)化技術(shù)與應(yīng)用01流化床反應(yīng)器的分類(lèi)02流化床反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)03CONTENTS目錄01流態(tài)化技術(shù)與應(yīng)用01流態(tài)化技術(shù)與應(yīng)用流化床狀態(tài)氣體速度增加要點(diǎn)一：固體顆粒在流體中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)流化床反應(yīng)器壓力降氣體分布板壓力降流化床壓力降分離設(shè)備壓力降01流態(tài)化技術(shù)與應(yīng)用要點(diǎn)一：固體顆粒在流體中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)氣力輸送流態(tài)化技術(shù)與應(yīng)用要點(diǎn)一：固體顆粒在流體中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)對(duì)于流-固密度差較大的體系（氣-固體系），當(dāng)氣體速度超過(guò)臨界流化速度后，將會(huì)出現(xiàn)氣泡相和乳化相，使床層波動(dòng)頻繁，這種形態(tài)的流化床稱(chēng)為聚式流化床。當(dāng)流體與粒子的密度相差不大時(shí)（液-固體系），床層膨脹均勻且波動(dòng)小，粒子在流體中的分布較均勻，稱(chēng)為散式流化床。顆粒越細(xì)，流化質(zhì)量越好。液-固流化床是典型的散式流化床。固體顆粒流化特性分類(lèi)圖細(xì)顆粒，30-100μm粗顆粒，100-600μm極細(xì)顆粒，≤20μm；過(guò)粗顆粒，≥600μmA類(lèi)顆粒具有充氣性較好，顆粒的最小鼓泡速度明顯高于最小流化速度。其鼓泡床中氣泡的直徑較小，密相的空隙率較大，氣體交換速度快，氣固返混較劇烈，床層內(nèi)的傳質(zhì)傳熱效率較高，非常適宜于流化床反應(yīng)器。01流態(tài)化技術(shù)與應(yīng)用要點(diǎn)二：固體顆粒分類(lèi)流化床煤氣化爐示意圖鼓泡流化床空氣+蒸汽煤粉

粗煤氣1.煤制合成氣01流態(tài)化技術(shù)與應(yīng)用要點(diǎn)三：流態(tài)化技術(shù)的應(yīng)用2.合成氣制甲烷甲烷化流化床反應(yīng)器中國(guó)市政工程華北設(shè)計(jì)院流化床甲烷化工藝流程圖01流態(tài)化技術(shù)與應(yīng)用要點(diǎn)三：流態(tài)化技術(shù)的應(yīng)用3.甲醇制汽油甲醇制汽油流化床工藝流程圖01流態(tài)化技術(shù)與應(yīng)用要點(diǎn)三：流態(tài)化技術(shù)的應(yīng)用4.噴霧造粒干燥噴霧造粒干燥流化床系統(tǒng)示意圖01流態(tài)化技術(shù)與應(yīng)用要點(diǎn)三：流態(tài)化技術(shù)的應(yīng)用02流化床反應(yīng)器的分類(lèi)流化床反應(yīng)器的分類(lèi)流化床反應(yīng)器聚式流化床（氣-固）單溫區(qū)流化床反應(yīng)器多溫區(qū)流化床反應(yīng)器多層流化床多室流化床多器流化床散式流化床（氣-液）內(nèi)循環(huán)流化床外循環(huán)流化床要點(diǎn)一：按照流體的相態(tài)分類(lèi)流化床反應(yīng)器的分類(lèi)要點(diǎn)二：按照固體顆粒是否循環(huán)分類(lèi)單器雙器雙器流化床常用于催化劑使用壽命較短且容易再生的氣固相催化反應(yīng)過(guò)程，如石油煉制工業(yè)中的催化裂化裝置。催化劑在反應(yīng)器和再生器之間的循環(huán)，是靠控制兩器的密度差形成壓差實(shí)現(xiàn)的。因?yàn)閮善鏖g實(shí)現(xiàn)了催化劑的定量定向流動(dòng)，所以實(shí)現(xiàn)了反應(yīng)和再生的連續(xù)操作過(guò)程。02流化床反應(yīng)器的分類(lèi)流化床反應(yīng)器內(nèi)部構(gòu)件自由床限制床床層中設(shè)置內(nèi)部構(gòu)件（攔網(wǎng)、擋板等）的稱(chēng)為限制床。設(shè)置內(nèi)部構(gòu)件的目的在于增進(jìn)氣固接觸，減少氣體返混，改善氣體停留時(shí)間分布，提高床層的穩(wěn)定性，從而使高床層和高流速操作成為可能。要點(diǎn)三：按照床層中是否設(shè)置內(nèi)部構(gòu)件分類(lèi)流化床反應(yīng)器的分類(lèi)要點(diǎn)四：按照床層的外形分類(lèi)圓筒形流化床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易，設(shè)備容積利用率高，應(yīng)用廣泛。圓錐形流化床結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難，設(shè)備利用率低，優(yōu)點(diǎn)是：圓筒形流化床圓錐形流化床1.適用于粒度分布較寬的體系；2.由于底部速度大，增強(qiáng)了分布板的作用；3.適用于氣體體積增大的反應(yīng)過(guò)程。03流化床反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)03流化床反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)要點(diǎn)一：氣-固流化床反應(yīng)器1.氣-固流化床反應(yīng)器的總體結(jié)構(gòu)氣-固流化床反應(yīng)器殼體氣體分布裝置換熱裝置氣固分離裝置內(nèi)部構(gòu)件流化床反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)要點(diǎn)一：氣-固流化床反應(yīng)器殼體主要是保證反應(yīng)局限在一定范圍內(nèi)進(jìn)行，對(duì)于強(qiáng)烈放熱或吸熱的反應(yīng)，還要保證熱量不散失或少流失。2.殼體1耐火殼2鋼殼3保溫殼流化床反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)要點(diǎn)一：氣-固流化床反應(yīng)器4321支承固體顆粒；將反應(yīng)氣體均勻地送入流化床；保證良好的起始流化條件和穩(wěn)定操作狀態(tài)；維持床層顆粒連續(xù)運(yùn)動(dòng)，并均勻分布?xì)怏w。氣體分布裝置氣體預(yù)分布器氣體分布板3.氣體分布裝置流化床反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)要點(diǎn)一：氣-固流化床反應(yīng)器3.氣體分布裝置——?dú)怏w預(yù)分布器彎管式預(yù)分布器開(kāi)口式預(yù)分布器充填式預(yù)分布器同心圓殼式預(yù)分布器帽式預(yù)分布器流化床反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)要點(diǎn)一：氣-固流化床反應(yīng)器3.氣體分布裝置——?dú)怏w預(yù)分布器流化床反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)要點(diǎn)一：氣-固流化床反應(yīng)器3.氣體分布裝置——?dú)怏w分布板直孔泡帽分布板單個(gè)直孔泡帽流化床反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)要點(diǎn)一：氣-固流化床反應(yīng)器3.氣體分布裝置——?dú)怏w分布板4.換熱裝置換熱裝置間接換熱列管式單管式套管式管束式鼠籠式蛇管式直接換熱流化床反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)要點(diǎn)一：氣-固流化床反應(yīng)器指形管串聯(lián)形式4.換熱裝置流化床反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)要點(diǎn)一：氣-固流化床反應(yīng)器流化床反應(yīng)器的分類(lèi)要點(diǎn)一：氣-固流化床反應(yīng)器氣固分離裝置通常采用旋風(fēng)分離器來(lái)回收流化床反應(yīng)器上升氣流中攜帶的細(xì)粒和粉塵，避免粉塵影響產(chǎn)品的純度。含塵氣體從旋風(fēng)分離器上部長(zhǎng)方形切線(xiàn)進(jìn)口進(jìn)入，沿圓筒內(nèi)壁做自上而下的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。由于密度差異，粉塵顆粒所受離心力較大，被甩向外層，氣流在內(nèi)層，氣固得以分離。粉塵從下部排料口再次進(jìn)入流化床反應(yīng)器內(nèi)，凈化氣體從上部排氣管排出。5.氣固分離裝置主要作用是：破碎氣體在床層中產(chǎn)生的大氣泡，減少氣體返混，增加氣-固相間的接觸幾率，從而增加反應(yīng)速度并提高轉(zhuǎn)化率。6.內(nèi)部構(gòu)件內(nèi)部構(gòu)件擋板擋網(wǎng)垂直管斜片百葉窗流化床反應(yīng)器的分類(lèi)要點(diǎn)一：氣-固流化床反應(yīng)器流化床反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)要點(diǎn)一：氣-固流化床反應(yīng)器6.內(nèi)部構(gòu)件——擋板內(nèi)旋擋板外旋擋板多旋擋板篩網(wǎng)單旋導(dǎo)向篩網(wǎng)流化床反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)要點(diǎn)一：氣-固流化床反應(yīng)器6.內(nèi)部構(gòu)件——擋網(wǎng)垂直管構(gòu)件示意圖流化床反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)要點(diǎn)一：氣-固流化床反應(yīng)器6.內(nèi)部構(gòu)件——垂直管流化床反應(yīng)器的分類(lèi)要點(diǎn)二：氣-固多溫區(qū)流化床反應(yīng)器多層流化床由多個(gè)沿軸向串聯(lián)起來(lái)的流化床組成，各床層之間用篩板隔開(kāi)，顆粒經(jīng)溢流管或篩板從上層流化床流向下層流化床，而氣體則是從底層進(jìn)入，頂部排出。特點(diǎn)是：能夠沿床層軸向建立起溫度梯度和濃度梯度，有效抑制汽泡在多層床中的增長(zhǎng)。多層流化床既保留了流化床原有的優(yōu)點(diǎn)，又能限制流體和固體相的返混，改善了兩相的停留時(shí)間分布，抑制了氣泡生長(zhǎng)，強(qiáng)化了化學(xué)反應(yīng)和物理加工的條件，因此多層流化床得到了迅速的發(fā)展和應(yīng)用。1.多層流化床溢流管氣體分布板多室流化床由多個(gè)沿徑向串聯(lián)起來(lái)的流化床組成。床層斷面一般為矩形，流化床通過(guò)隔板分成多個(gè)腔室，顆粒從一端加入，從另一端排出；氣體從底部進(jìn)入，頂部排出。氣體和顆粒形成錯(cuò)流流動(dòng)形式。特點(diǎn)是：可以降低顆粒在床層中的返混，建立起橫向溫度和濃度梯度。典型的應(yīng)用實(shí)例是臥式多室連續(xù)流化床干燥器。2.多室流化床氣體固體顆粒流化床反應(yīng)器的分類(lèi)要點(diǎn)二：氣-固多溫區(qū)流化床反應(yīng)器多器流化床是由兩個(gè)及以上的獨(dú)立流化床通過(guò)串聯(lián)或并聯(lián)的方式組成的流化床系統(tǒng)。在系統(tǒng)內(nèi)，氣體帶動(dòng)顆粒在不同的流化床間發(fā)生轉(zhuǎn)移，實(shí)現(xiàn)顆粒的串聯(lián)流動(dòng)和氣體并聯(lián)及其它形式的流動(dòng)。目前，在煤化工、石油化工等領(lǐng)域有較為廣泛的應(yīng)用，一般指多個(gè)流化床反應(yīng)器相互串聯(lián)或并聯(lián)的組合型式，此處也包括流化床反應(yīng)器和其它類(lèi)型的反應(yīng)器相互組合的型式。3.多器流化床流化床反應(yīng)器的分類(lèi)要點(diǎn)二：氣-固多溫區(qū)流化床反應(yīng)器流化床反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)要點(diǎn)三：氣