PPT《化学反应工程》

学习目的与要求: 通过本章学习,了解流化床反应器中的两相运动,特征流速,传递特性及描述流化床反应器的各种数学模型;

掌握流化床反应器的模拟和放大 考核知识点与考核目标

(一) 流化床反应器(重点)了解: 流化床反应器的分类,反应器的类型,两相运动情况,特征流速的表示

(二)气泡结构(重点)了解:气泡的结构,运动状态,在流化床中的作用过程

(三)流化床反应器的传质和传热(次重点)了解:流化床反应器的传质、传热过程,影响因素,表示方法

(四)流化床反应器的模型(重点)了解:气泡两相模型、鼓泡床模型的特点及应用

(五)流化床反应器的模拟和放大(一般)了解:从催化剂、反应器类型、操作条件方面考虑放大时带来的问题及解决方案 7-1流化床中的两相运动7-1-1概述 所谓流化态就是固体离子像流体一样进行流动的现象起始流化态:流体开始流化时流体空床线速为起始流化速度, 一般很小.

膨胀式:膨胀均匀且波动很小,离子分布均匀.鼓泡床:气速达到起始鼓泡速度 (细粒)气速超过为鼓泡床 (粗粒),流化床中,床面以下为密相床,床面以上为稀相床节涌床:床高与床径比较大时,气泡在上升过程中可能聚并增大甚至达到占据整个床层截面的地步,固体离子节节的往上柱塞式推动直到达到某一位置而崩落为止.湍流床:湍动程度加剧,压力脉动幅值减小. 7-1-1概述 流化态的优点:①传热性能高,而且床内温度易维持均匀.适用热度要大②大量固体粒子可方便的往来输送.对cat迅速失活.③粒子细,可以消除内扩散阻力,充分发挥cat效能.缺点:①气流状况不均,不少气体以气泡状态通过床层.②粒子运动基本是全混式,停留时间不一.③粒子的磨损和带出造成cat的损失,需加旋风分离器回收. 7.1-2 颗粒的流态化的性能 颗粒的形状,尺寸和密度对其流态化的性能影响极大.A、B类颗粒适于流化,A类(细)颗粒因冲气性好,床层中生成的气泡小,特别适于催化过程.C类过细,粒间有粘附性,气体易呈沟通过,并不适用.D类有过大,只在喷动床中才能较好流化. 7.1-3特征流速: 起始流化速度可用测床层压降变化来确定.起始流化速率也可由公式计算 7.1-3特征流速: 对于小粒子,左侧第一相省略对于大粒子,左侧第二项省略 7.1-3特征流速: 因此上面三式可变为: 7.1-3特征流速: 当气速达到某一定值时,流体对粒子的曳力与粒子的重力相等,则粒子会被带走.这一带出速度等于粒子的自由沉降速度.对球形粒子作力的平衡 7.1-3特征流速: 7.1-3特征流速: 7.1-3特征流速: 细粒子大粒子 7.1-4 气泡及其结构: 1.气泡的结构 7.1-4 气泡及其结构: 2.气泡的速度和大小单个气泡的平均上升速度 7.1-4 气泡及其结构: 2.气泡的速度和大小气泡群的上升速度床径对气泡上升速度的影响 7.1-4 气泡及其结构: 3.气泡云与尾涡在 时,其相对厚度可按下式计算 7.1-4 气泡及其结构: 4.气泡中的粒子含量在气泡中,存在着大量粒子,所含粒子与气泡的体积之比 7.1-5:分布板与内部构件 1.分布板:设计的好坏对于流化床操作有很大影响. 7.2:流化床中的传热和传质7.2-1:床层与外壁间给热 流化床的优点之一是传热效率高,床层温度均一.流化床与外壁的给热系数比空管及固定床中都高,一般在400-1600左右. 7.2-2:床层浸没与床内的换热面之间的给热 1.垂直管 2.水平管 7.2-3:颗粒与流体间的传质 7.3:流化床反应器的模拟和放大7.3-1:数字模型 模型: