流化床反响器的不正常现象
不正常现象
在流化床反响器的日常操作与维护中，要重点防止异常现象的发生，下面介绍常见的异常现象：
1.沟流现象
沟流现象的特征是气体通过床层时形成短路，气体通过床层时，其气速超过了临界流化速度，但床层并不流化，而是大量的气体短路通过床层，床层内形成一条狭窄的通道，此时大局部床层那么处于静止状态，如图2-33所示。沟流有两种情况，〔a〕图所示的贯穿沟流和〔b〕图所示的局部沟流。沟流仅发生在局部，成为局部沟流；如果沟流贯穿整个床层，称为贯穿沟流。沟流现象发生时，大局部气体没有与固体颗粒很好接触就通过了床层，这在催化反响时会引起催化反响的转化率降低。由于局部颗粒没有流化或流化不好，造成床层温度不均匀，从而引起催化剂的烧结，降低催化剂的寿命和效率。因为沟流时局部床层为死床，不悬浮在气流中，故在△P-u图上反映出△P始终低于理论值W/A，如图2-34所示。
〔a〕〔b〕
图2-33 流化床中的沟流现象图2-34 沟流时△P-u的关系
〔a〕贯穿沟流；〔b〕局部沟流
沟流现象产生的原因主要与颗粒特性和气体分布板的结构有关。以下几种情况尤其容易产生沟流：颗粒的粒度很细〔粒径小于40m
〕、密度大且气速很低时；潮湿的物料和易于粘结的物料；气体分布板设计不好，布气不均，通气孔太少或各个风帽阻力大小差异较大。要消除沟流，可适当加大气速、对物料预先进行枯燥，另外分布板的合理设计也是十分重要的。还应注意风帽的制造、加工和安装，以免通过风帽的流体阻力相差过大而造成布气不均。
2.大气泡现象
流化床中生成的气泡在上升过程中不断集合长大，直到床面破裂是正常现象。但是如果床层中大气泡很多，由于气泡不断搅动和破裂，床层波动大，操作不稳定，气固间接触不好，就会使气固反响效率降低，这种现象称为大气泡现象，应力求防止。通常床层较高，气速较大时容易产生大气泡现象。在床层内加设内部构件可以防止产生大气泡，促使平稳流化。
3.腾涌现象
腾涌现象，就是在大气泡状态下继续增大气速，当气泡直径大到与床径相等时，就会将床层分为几段，变成一段气泡和一段
颗粒的相互间隔状态。此时颗粒层被气泡像活塞一样向上推动，到达一定高度后气泡破裂，引起局部颗粒的分散下落。腾涌现象发生时，床层密度不均匀，使气固相的接触不良，严重影响产品的产量和质量，并且器壁磨损加剧，引起设备的振动，容易损坏床内零部件。一般来说，床层越高、容器直径越小、颗粒越大、气速越高，越容易发生腾涌现象。在采用高床层、大颗粒时，可以增设挡板以破坏气泡的长大，防止腾涌现象发生。
流化床反响器的日常维护
流化床反响器在日常维护中要特别注意以下常见故障的发生，并做到及时妥善处理已发生的故障。
1、旋风别离器的维护
旋风别离器是气固别离的重要部件，为防止细微粉尘随气体逸出造成严重不良影响，因此要随时注意出料气体是否夹带催化剂颗粒，一旦发生，就要调节进料摩尔比及压力、温度，如果无效要做停车处理。
2、回收催化剂管线的畅通
此管线是回收催化剂的重要通道，不能堵塞，当反响器保温不良、换热器内热水温度低或反响器内产生冷凝水而导致催化剂结块都可能造成管线的堵塞，因此要加强反响器的保温效果，提高换热器内热水温度等以保证回收管线的畅通。
3、换热器换热效果好并密封完好
流化床反响器的优点之一就是传热效率高，为了维持适宜的
反响温度，补充或移走反响热都是通过换热装置完成的，因此换热器传热的好坏对反响顺利进行起着极其重要的作用，必须要保证换热器的良好传热，对换热器要注意清洗、检修或及时更换。
4、分布器或挡板通畅
气体分布器或挡板都是保证流化床反响器实现良好流态化的装置，是流化床的重要构件，一旦分布器或挡板被催化剂堵塞即造成流化质量下降，气固接触不均匀，反响无法正常进行，因而要调整好进料摩尔比以保证良好的流化，如果无效果立即停车清理分布板或挡板。
1、流化床反应器的优点： ①整个床层处于恒温状态,在最佳温度点操作； ②传热强度高，适宜于强吸热或放热反应； ③颗粒比较细小，有效系数高，可减少催化剂用量； ④压降恒定，不易受异物堵塞。 2、流化床反应器的缺点： ①物料的流动更接近于理想混合流，返混较严重； ②对设备精度要求较高； ③催化剂易磨损； ④反应器体积比固定床反应器大，并且结构复杂。 实际反应器中流动状况 理想流动模型是二种极端状况下的流体流动，而实际的工业反应器中的反应物料流动模型与理想流动有所偏离，往往介于两者之间。对于所有偏离理想置换和理想混合的流动模式统称为非理想流动。显然，偏离理想流动的程度不同，反应结果也不同。 一、实际反应器中流动状况偏离理想流动状况的原因 可以归结为下列几个方面： 1、滞留区的存在：滞留区亦称死区、死角，是指反应器中流体流动极慢导致几乎不流动的区域。滞留区主要产生于设备的死角中，如设备两端、挡板与设备壁的交接处以及设备设有其它障碍物时，最易产生死角。滞留区的减少主要通过合理的设计来保证。 2、在沟流与短路：设备设计不合理，如进出口离得太近会出现短路。固定床反应器、填料塔中，由于催化剂颗粒或填料装填不匀，形成低阻力的通道，使部分流体快速从此通过，而形成沟流。 3、环流：实际的釜式反应器、鼓泡塔和流化床中均存在流体的循环运动。 4、流体流速分布不均匀：由于流体在反应器内的径向流速分布的不均匀，造成流体在反应器内的停留时间长短不一。如管式反应器中流体呈层流流动，同一截面上物料质点的流速不均匀，与理想置换反应器发生明显偏离。 扩散：由于分子扩散及涡流扩散的存在而造成物料质点的混合，使停留时间分布偏离理想流动状况。
一、离心泵思考题 1.离心泵操作不当会出现“气蚀”与“气缚”现象。分析产生这两种现象的原因、现象、解决方法。 答： 气蚀：当液体在与固体表面接触处的压力低于它的蒸汽压力时，将在固体表面附近形成气泡。 另外，溶解在液体中的气体也可能析出而形成气泡。随后，当气泡流动到液体压力超过气泡压力的地方时，气泡变溃灭，在溃灭瞬时产生极大的冲击力和高温。固体表面经受这种冲击力的多次反复作用，材料发生疲劳脱落，使表面出现小凹坑，进而发展成海绵状。严重的其实可在表面形成大片的凹坑，深度可达20mm。气蚀的机理是由于冲击应力造成的表面疲劳破坏，但液体的化学和电化学作用加速了气蚀的破坏过程。 减少气蚀的有效措施是防止气泡的产生。首先应使在液体中运动的表面具有流线形，避免在局部地方出现涡流，因为涡流区压力低，容易产生气泡。此外，应当减少液体中的含气量和液体流动中的扰动，也将限制气泡的形成。 选择适当的材料能够提高抗气蚀能力。通常强度和韧性高的金属材料具有较好的抗气蚀性能，提高材料的抗腐蚀性也将减少气蚀破坏。 气缚：离心泵启动时，若泵内存有空气，由于空气密度很低，旋转后产生的离心力小，因而叶轮中心区所形成的低压不足以将储槽内的液体吸入泵内，虽启动离心泵也不能输送液体。此种现象称为气缚，表示离心泵无自吸能力，所以必须在启动前向壳内灌满液体。 解决气缚方法：在启动前向壳内灌满液体。做好壳体的密封工作，灌水的阀门和莲蓬头不能漏水密封性要好。为了使泵内充满液体，通常在吸入管底部安装一带滤网的底阀，该底阀为止逆阀，滤网的作用是防止固体物质进入泵内损坏叶轮或妨碍泵的正常操作。 2.启动与停止离心泵时，泵的出口阀应处于什么状态？为什么? 答： 离心泵在排出管路阀门关闭状态下启动，因为离心泵是靠叶轮离心力形成真空的吸力把水提起，所以，离心泵启动时，必须先把闸阀关闭，灌水。水位超过叶轮部位以上，排出离心泵中的空气，才可启动。启动后，叶轮周围形成真空，把水向上吸，其闸阀可自动打开，把水提起。因此，必须先闭闸阀。 泵工作系统的阀门或附属装置均应处于泵运转时负荷最小的位置，应关闭出口调节阀。 离心泵停泵应先关闭出口阀，以防逆止阀失灵致使出水管压力水倒灌进泵内，引起叶轮反转，造成泵损坏。 3.离心泵出口压力过高或过低，应如何调节？ 答: 通过出口阀门的开度可以调节，或者变频调电机转速来调节，对于目前离心泵通用的出口阀门调节和泵变转速调节两种主要压力调节方式，泵变转速调节节约的能耗比出口阀门调节大得多，这点可以从两者的功耗分析和功耗对比分析看出。通过离心泵的流量与扬程的关系图，可以更为直观的反映出两种调节方式下的能耗关系。通过泵变速调节来减小流量还有利于降低离心泵发生汽蚀的可能性。当流量减小越大时，变速调节的节能效率也越大，即阀门调节损耗功率越大，但是，泵变速过大时又会造成泵效率降低，超出泵比例定律范围，因此，在实际应用时应该从多方面考虑，在二者之间综合出最佳的流量调节方法。 4.离心泵入口压力过高或过低，应如何调节？ 答： 可以调节进料阀的开度，泵入口阀的开度和出口阀的开度！一起作用就能将入口压力改变。 5.离心泵为什么不用入口阀来调解流量？ 答： 不宜调节吸入阀，因会使吸入压力降低，产生气蚀。 6.分析本工艺中有哪些简单调节系统和复杂调节系统？ 答：
流化床反响器的不正常现象 不正常现象 在流化床反响器的日常操作与维护中，要重点防止异常现象的发生，下面介绍常见的异常现象： 1.沟流现象 沟流现象的特征是气体通过床层时形成短路，气体通过床层时，其气速超过了临界流化速度，但床层并不流化，而是大量的气体短路通过床层，床层内形成一条狭窄的通道，此时大局部床层那么处于静止状态，如图2-33所示。沟流有两种情况，〔a〕图所示的贯穿沟流和〔b〕图所示的局部沟流。沟流仅发生在局部，成为局部沟流；如果沟流贯穿整个床层，称为贯穿沟流。沟流现象发生时，大局部气体没有与固体颗粒很好接触就通过了床层，这在催化反响时会引起催化反响的转化率降低。由于局部颗粒没有流化或流化不好，造成床层温度不均匀，从而引起催化剂的烧结，降低催化剂的寿命和效率。因为沟流时局部床层为死床，不悬浮在气流中，故在△P-u图上反映出△P始终低于理论值W/A，如图2-34所示。
〔a〕〔b〕 图2-33 流化床中的沟流现象图2-34 沟流时△P-u的关系 〔a〕贯穿沟流；〔b〕局部沟流 沟流现象产生的原因主要与颗粒特性和气体分布板的结构有关。以下几种情况尤其容易产生沟流：颗粒的粒度很细〔粒径小于40m 〕、密度大且气速很低时；潮湿的物料和易于粘结的物料；气体分布板设计不好，布气不均，通气孔太少或各个风帽阻力大小差异较大。要消除沟流，可适当加大气速、对物料预先进行枯燥，另外分布板的合理设计也是十分重要的。还应注意风帽的制造、加工和安装，以免通过风帽的流体阻力相差过大而造成布气不均。 2.大气泡现象 流化床中生成的气泡在上升过程中不断集合长大，直到床面破裂是正常现象。但是如果床层中大气泡很多，由于气泡不断搅动和破裂，床层波动大，操作不稳定，气固间接触不好，就会使气固反响效率降低，这种现象称为大气泡现象，应力求防止。通常床层较高，气速较大时容易产生大气泡现象。在床层内加设内部构件可以防止产生大气泡，促使平稳流化。 3.腾涌现象 腾涌现象，就是在大气泡状态下继续增大气速，当气泡直径大到与床径相等时，就会将床层分为几段，变成一段气泡和一段
1. 化学反应过程按操作方法分为_______、______、_______操作。（分批式操作、连续式操作、半 间歇式） 2. 反应器的型式主要为（釜）式、（管）式、（塔）式、（固定）床和（流化）床。 3. 理想流动模型是指（平推流）模型和（全混流）模型。 5.间歇釜式反应器有效体积不但与（反应时间）有关，还与（非生产时间）有关。 6. 对于平行反应，提高反应物浓度，有利于（级数高）的反应，降低反应物浓度有利于（级数低）的反应。化工生产中应用于均相反应过程的化学反应器主要有（釜式）反应器和（管式）反应器。 7. 平行反应 A P(主) S(副)均为一级不可逆反应，若主E ＞副E ，选择性S p 与_______无关，仅是_______的函数。（浓度、温度）主-副大于0，是吸热反应！ 8. 如果平行反应 ) ()(副主S A P A →→均为一级不可逆反应，若 主E ＞副E ，提高选择性P S 应____ _。(提高温度) 9.理想反应器是指_______、_______。[理想混合（完全混合）反应器、平推流（活塞流或挤出流）反应器] 8.全混流反应器的返混_______。（最大） 平推流反应器的返混为_______。（零） 9.对于循环操作的平推流反应器，当循环比β→0时为_______反应器，而当β→∞时则相当于_______反应器。 10.反应器物料的停留时间的分布曲线是通过物理示踪法来测定的，根据示踪剂的输入方式不同分为_______、_______、_______。（脉冲法、阶跃法、周期示踪法） 11.平推流管式反应器t t =时，E （t ）=_______。（∞） 12.平推流管式反应器t t ≠时，E （t ）=_______。（0） 13.平推流管式反应器t t ≥时，F （t ）=_______。（1） 14.平推流管式反应器t ＜t 时，F （t ）=_______。（0） 15.平推流管式反应器其E （θ）曲线的方差=2 θσ_______。（0） 16.平推流管式反应器其E （t ）曲线的方差=2t σ_______。（0） 17.全混流反应器t=0时E （t ）=_______。（t t e t -1） 18.全混流反应器其E （θ）曲线的方差=2 θσ_______。（1） 19.全混流反应器其E （t ）曲线的方差=2t σ_______。（2t ） 20.工业催化剂所必备的三个主要条件是：_______、_______、_______。（活性好、选择性高、寿 命长） 21.气体在固体表面上的吸附中物理吸附是靠_______结合的，而化学吸附是靠_______结合的。（范德华力、化学键力） 22.气体在固体表面上的吸附中物理吸附是_______分子层的，而化学吸附是_______分子层的。（多、单） 23.对于气—固相催化反应，要测定真实的反应速率，必须首先排除_______和_______的影响。（内扩散、外扩散） 24.催化剂在使用过程中，可能因晶体结构变化、融合等导致表面积减少造成的_______失活，也可能由于化学物质造成的中毒或物料发生分解而造成的_______失活。（物理、化学） 25.催化作用的本质是参与反应（历程），降低反应（活化能），提高反应（速度），因而在工业化生产时能提高（生产能力）、降低（能量消耗）。 26催化剂“三性”是指（活性）、（选择性）和（寿命）。 27.催化作用与热力学无关，因此催化剂不能催化（在热力学上不可能发生的反应）；催化剂不能改
流化床反应器安全操作保养规定 前言 流化床反应器（Fluidized Bed Reactor）是一种重要的化工反应设备，广泛应用于各种化学工业、石油化工等生产过程中。在使用流化床反 应器时，必须要严格按照操作规程操作，才能保证安全运行。本文将 介绍流化床反应器的安全操作保养规定。 一、安全操作规程 1. 运行前检查 在启动流化床反应器前，必须要进行仔细的检查，确保设备正常运行。如下： •检查流化床反应器是否有泄漏、腐蚀或裂缝等破损情况，并及时进行维修或更换； •检查燃料和气体的管道是否正常，无泄漏和错接现象； •检查控制系统是否正常，各个仪表是否正常运行。 2. 启动前准备 在进行流化床反应器启动前，必须要进行准备工作，如下： •检查控制阀门是否处于关闭状态； •将气体和液体流量计归零，关闭紧急透气孔和排气阀门； •如果需要加注液体，则必须先将加料管道的阀门打开。
3. 启动操作 启动流化床反应器时，需要按照以下顺序进行操作： •逐步打开控制阀门，按照计划的流量加入气体和液体； •让气体和液体在床层中平衡，直到床层状态稳定为止； •开启加料管道，向反应器中加入固体物质； •等待反应器稳定后，可以开始进行反应。 4. 关闭操作 在结束流化床反应器运行后，必须要进行关闭操作，如下： •首先要关闭加料管道，然后慢慢关闭控制阀门； •关闭床层透气孔和排气阀门，并将气体和液体流量计归零； •关闭床层排出口，并将反应器中的物质清理干净； •如果需要维修或更换设备，则需要进行必要的维修操作。 二、保养规定 为了保持流化床反应器的良好运行状态，必须要定期进行保养维护。具体规定如下： 1. 设备检查 定期检查流化床反应器设备是否正常运行，如下： •监测加热器控制、加热介质、传感器和电磁阀的状态； •检查气体和液体管道是否有泄漏现象； •检查排出或加注口的状况及使用是否正常；
固体流态化的流动特性实验（示范实验） 1、实验目的 在环境工程专业，经常有流体流经固体颗粒的操作，诸如过滤、吸附、浸取、离子交换以及气固、液固和气液固反应等。凡涉及这类流固系统的操作，按其中固体颗粒的运动状态，一般将设备分为固定床、移动床和流化床三大类。近年来，流化床设备得到愈来愈广泛的应用。 固体流态化过程又按其特性分为密相流化和稀相流化。密相流化床又分为散式流化床和聚式流化床。一般情况下，气固系统的密相流化床属于聚式流化床，而液固系统的密相流化床属于散式流化床。 ①通过本实验，认识与了解流化床反应器运行。掌握解流化床反应器启动中物料的连续流化方法及其测定的主要内容，掌握流化床与固定床的区别，掌握鼓泡流化床与循环流化床在本质上的差异。 ②测定流化床床层压降与气速的关系曲线 本实验的目的，通过实验观察固定床向流化床转变的过程，以及聚式流化床和散式流化床流动特性的差异；实验测定流化曲线和流化速度，并试验验证固定床压降和流化床临界流化速度的计算公式。通过本实验希望能初步掌握流化床流动特性的实验研究方法，加深对流体流经固体颗粒层的流动规律和固体流态化原理的理解。 2、实验装置与实验原理介绍 流化床反应器是一种易于大型化生产的重要化学反应器。通常是指反应物料悬浮于从下而上的气流或者液流之中，气体或者液体中的成分在与反应物料的接触中发生反应。流化床反应器在现代工业中的早期应用为20世纪20年代出现的粉煤气化的温克勒炉（见煤气化炉）。目前，流化床反应器已在电力、化工、石油、冶金、核工业等行业得到广泛应用。 与固定床反应器相比，流化床反应器的优点是：①可以实现固体物料的连续输入和输出；②流体和颗粒的运动使床层具有良好的传热性能，床层内部温度均匀，而且易于控制，特别适用于强放热反应；③便于进行催化剂的连续再生和循环操作，适于催化剂失活速率高的过程的进行，石油流化床催化裂化的迅
流化床粉煤气化技术概述 一、前言 我国“富煤、少油、缺气”的能源状况，决定了煤炭在我国的能源消费结构中始终占据着重要的地位。作为煤化工和洁净煤的重要单元技术―煤炭气化技术,在化工、冶金、机械及城市燃气供应等多个方面已有广泛应用，在国民经济中占有十分重要的地位。区别于常见的固定床和气流床气化炉，流化床气化技术以碎煤为原料(小于6mm)，具有操作温度适中，煤气易于净化，投资低，原料适应性宽等特点，因此愈来愈受到重视。 流化床气化炉中，颗粒呈流态化状态，从而消除了固体颗粒间的内摩擦力，使颗粒具备了流体的性质，提高了其传热、传质性能。早在《天工开物》中已有使用的记载[1]。用于煤气化生产时，已经开发的炉型有温克勒（Winkler）、高温温克勒（HTW）、U-gas、KRW、循环流化床、恩德炉及灰熔聚炉。 二、流化床气化炉的结构 1、外部结构 虽然不良的流化现象――腾涌和沟流，是由于操作过程中静床层高度和床径的不当比例引起的，但是，腾涌一般发生在高径比大的床层中，沟流一般发生在大直径床层中，流化床反应器的构造必须有合适的高径比。同时，为了延长物料的停留时间和降低出口煤气的温度，流化床气化炉一般都设置了扩大段，且扩
大段的直径一般要比浓相段的直径略大。 2、分布板的型式 作为流化床反应器的核心构件，设计良好的分布板，对颗粒的均匀流化起着举足轻重的地位。 在材料的选择上，金属和陶瓷各有优势，陶瓷能耐腐蚀气体和高温，但对热冲击或热膨胀应力的强度极低，并且，由于陶瓷易磨蚀，使用过程中锐孔会逐渐扩大，进而影响气速和流化效果。而由于气化剂对分布板的冷却作用，金属分布板可耐受腐蚀气体和高的炉温，所以，从强度和总的经济考虑，一般选用金属分布板。 由于在大直径床层中的负荷较重，平板受压弯曲无法预测，而弧形板较耐重负荷和热应力。同时，因为鼓泡和沟流优先产生于靠近流化床的中心位置，凹型板比凸型板有更好的纠正趋向，所以分布板一般设计为凹型。 当分布板为单孔板时，气化剂由底部中心集中进入，在物料中形成喷泉，和物料的下降运动共同组成内部环流，也称之为喷射流化床，此床层的压降比一般流化床要低，床内横向的传热、传质也较一般的流化床要好；但是床层密度有显著的波动，且易引起沟流和腾涌。当分布板有较多进气孔时，低气速下床层密度的变化可忽略不计，且气泡较小，气固相接触较为密切且气体沟流较少。 为使气化剂经过锐孔后的流量均匀，分布板必须有足够的
流化床反应器的简介及其工业应用 1 流化床反应器概述 流化床反应器是一种利用气体或液体通过颗粒状固体层而使固体颗粒处于悬浮运动状态，并进行气固相反应过程或液固相反应过程的反应器。在用于气固系统时，又称沸腾床反应器。流化床反应器在现代工业中的早期应用为20世纪20年代出现的粉煤气化的温克勒炉；但现代流化反应技术的开拓，是以40年代石油催化裂化为代表的。目前，流化床反应器已在化工、石油、冶金、核工业等部门得到广泛应用。 按照床层的外形分类，可分为圆筒形和圆锥形流化床。圆筒形流化床反应器结构简单，制造容易，设备容积利用率高。圆锥形流化床反应器的结构比较复杂，制造比较困难，设备的利用率较低，但因其截面自下而上逐渐扩大，故也具有很多优点：1、适用于催化剂粒度分布较宽的体系由于床层底部速度大，较大颗粒也能流化，防止了分布板上的阻塞现象，上部速度低，减少了气流对细粒的带出，提高了小颗粒催化剂的利用率，也减轻了气固分离设备的负荷。这对于在低速下操作的工艺过程可获得较好的流化质量。2、由于底部速度大，增强了分布板的作用床层底部的速度大，孔隙率也增加，使反应不致过分集中在底部，并且加强了底部的传热过程，故可减少底部过热和烧结现象。 3、适用于气体体积增大的反应过程气泡在床层的上升过程中，随着静压的减少，体积相应增大。采用锥形床，选择一定的锥角，可适应这种气体体积增大的要求，使流化更趋平稳。 按照床层中是否设置有内部构件分类，可分为自由床和限制床。床层中设置内部构件的称为限制床，未设置内部构件的称为自由床。设置内部构件的目的在于增进气固接触，减少气体返混，改善气体停留时间分布，提高床层的稳定性，从而使高床层和高流速操作成为可能。许多流化床反应器都采用挡网、挡板等作为内部构件。对于反应速度快、延长接触时间不至于产生严重副反应或对于产品要求不严的催化反应过程，则可采用自由床，如石油炼制工业的催化裂化反应器便是典型的一例。 流化床反应器的优点 流化床内的固体粒子像流体一样运动，由于流态化的特殊运动形式，使这种反应器具有如下优点： 1、由于可采用细粉颗粒，并在悬浮状态下与流体接触，流固相界面积大（可高达3280~16400m²/m³），有利于非均相反应的进行，提高了催化剂的利用率。 2、由于颗粒在床内混合激烈，使颗粒在全床内的温度和浓度均匀一致，床层与内浸换热表面间的传热系数很高[200～400W/（m²•K）]，全床热容量大，热稳定性高，这些都有利于强放热反应的等温操作。这是许多工艺过程的反应装置选择流化床的重要原因之一。 流化床反应器的缺点 1、气体流动状态与活塞流偏离较大，气流与床层颗粒发生返混，以致在床层轴向没有温度差及浓度差。加之气体可能成大气泡状态通过床层，使气固接触不良，使反应的转化率降低。因此流化床一般达不到固定床的转化率。
应用化工技术专业 《反映进程操作与设备》课程标准 2020年x月x日应用化工系教研室会议通过 2012年x月x日应用化工系教研室会议第一次修订通过 2014年9月20日应用化工系教研室会议第二次修订通过 课程性质 本课程是高职高专应用化工技术专业的一门核心课程、专业必修课程，是一门理论实践一体化课程，学分为3，总学时为48，在第4学期讲课。 本课程的功能是培育学生化工生产各类反映器的操作和调剂能力，在生产操作进程中发生异样现象时排除故障的能力，和依照生产任务需要进行反映器等设备选型的能力。 本课程要以“流体输送进程与设备”、“传热进程与设备”的学习为基础，同时要与“化工生产主控操作”和“分离操作进程与设备”这两门课程相衔接。 设计思路 化工生产操作是高职高专应用化工技术专业学生就业后从事的要紧工作职位之一。化工操作工的素养和能力直接关系到化工企业的生存和进展。化工企业需要大量高素养高操作技术的人材。任何化学品的生产，都离不开三个时期：原料预处置、化学反映、产品精制，其中反映进程是化工生产的核心。本课程的功能是培育化工生产各类反映器的操作和调剂能力，故障排除能力及其他相关能力。这些都是化工生产操作职位的重要能力，因此本课程在应用化工技术专业中处于超级重要的地位，应看成为专业核心课程和必修课程。 本课程立足于实际能力培育，因此对课程内容的选择标准作了全然性改革，即牢牢围绕化工生产操作职位的典型工作任务选择课程内容，以更为有效的培育学生实际工作的能力，提高课程内容的有效性与工作任务的相关性。化工产品种类繁多，不同产品的生产工艺流程有专门大的区别，即涉及的反映类型、换热方式、反映器、自动操纵方案等各方面都有所不同。因此，本课程最终确信了以典型化工产品的生产作为
流化过程与床层压力降的关系 对一个等截面床层，当流体以空床流速u〔或称表观流速〕自下而上通过床层时，床层的压力降△P与流速u之间的关系在理想情况下如图2-4所示。固定床阶段，流体流速较低，床层静止不动，气体从颗粒间的缝隙中流过。随着流速的增加，流体通过床层的摩擦阻力也随之增大，即压力降△P随着流速u的增加而增加，如图中的AB段。流速增加到B点时，床层压力降与单位面积床层质量相等，床层刚好被托起而变松动，颗粒发生振动重新排列，但还不能自由运动，即固体颗粒仍保持接触而没有流化，如图中的BD段。流速继续增大超过D点时，颗粒开始悬浮在流体中自由运动，床层随流速的增加而不断膨胀，也就是床层空隙率ε随之增大，但床层的压力降却保持不变，如图中DE段所示。当流速进一步增大到某一数值时，床层上界面消失，颗粒被流体带走而进入流体输送阶段。 图2-4 流化床压降—流速关系 床层初始流化状态下，床层的受力情况可以分析如下：
()()()()()P A g A L g A L f mf mf S mf mf ∆=-=-=向上阻力向上浮力向下重力ρερε11 开始流化时，向上和向下的力平衡，即： ()()P A g A L g A L f mf mf S mf mf ∆+-=-ρερε11 整理后得： ()()g L P f S mf mf ρρε--=∆1 〔2-1〕 式中 mf L ——开始流化时的床层高度，m ； mf ε——床层空隙率； A ——床层截面积，m 2； S ρ——催化剂表观密度，kg/m 3； P ∆——床层压降，Pa 。 从临界点后继续增大流速，空隙率ε也随之增大，导致床层高度L 增加，但()ε-1L 却不变。所以，△Ｐ保持不变。在气固系统中，密度相差较大，可以简化为单位面积床层的质量，即： ()A W g L P S /1=-=∆ρε 〔2-2〕 对已经流化的床层，如将气速减小，那么△Ｐ将沿ED 线返回到D 点，固体颗粒开始互相接触而又成为静止的固定床。但继续降低流速，压降不再沿DB 、BA 线变化，而是沿DA ′ 线下降。原因是床层经过流化后重新落下，空隙率比原来增大，压力降减小。 通过压力降与流速关系图，可以分析实际流化床与理想流化
流化床反响器的分类 1固体颗粒是否在系统内循环 分为非循环操作的流化床〔单器［和循环操作的流化床其结 构如图2-11〔双器〕。单器流化床在工业上应用最为广泛，多用 于催化剂使用寿命较长的气固催化反响过程，如丙烯氨化氧化反 响器、乙烯氧化反响器和蔡氧化制苯酐反响器等，其结构如图2 一8,图2 — 9、2-10。双器流化床多用于催化剂寿命较短容易 再生的气固催化反响过程，如石油加工过程中的催化裂化装置， 采用硅铝催化剂完成反响，其结构如图3 — 10。重油在催化剂上 裂解获得轻质油和气态烃，同时发生结焦反响，这些焦炭沉积在 催化剂的外表，使得催化剂失去活性，催化裂化过程不能继续， 必须将沉积在催化剂外表上的焦炭烧去，此烧焦过程在再生器中 进行，焦炭燃烧时放出的热量加热了催化剂颗粒，再生后的催化 剂带着显热为裂化过程提供所需的热量。催化剂在反响器和再生 器间循环，是靠控制两器的密度差形成压差实现的。催化剂在两 向流动，同时 反响和再生烧 过程。 &三级料腿 一 二级料腿 一 一吸料腿 一冷却水管 「-气体分散管 4气体分布板 一空气入口 器间的定量定 也完成了催化 焦的连续操作 三级旋风 —际由气体出口
图2-8丙烯氨化氧化反响器图2-9乙烯氧化反响器
图2-10蔡氧化反响器 原料油与雾化 蒸气进口 图2-11催化裂化反响装置〔双器流化床）
反应产物 新催化制 加料口 —油 热油 乙焕醋酸混 合气 图2-12乙炔与醋酸合成醋酸乙烯反响器 诽料 进料 预热 燃烧 空气 预热 空气― 图2-13石灰石锻烧炉2床层外形 分为圆筒形和圆锥形流化床。圆筒形流化床反响器如图2—9 所示，结构简单，制造容易，设备容积利用率高。圆锥形流化床
流化床反响器的结构 流化床反响器的根本结构 一般流化床反响器都是由壳体、气体分布板、内部构件〔比方挡板、挡网等〕、内换热器、气固别离装置和固体颗粒参加和卸出装置所组成，如图2－7所示。该图为一典型圆筒形壳体的流化床反响器示意图: 1—壳体； 2—扩大段； 3—旋风别离器； 4—进气口； 5—换热管；6—物料入口； 7—物料出口； 8—气体分布器； 9—冷却水进口；10—冷却水出口； 11—内部构件 图2－7 流化床结构示意图 具体部件解释如下： (1) 壳体壳体的作用主要是保证流化过程局限在一定的范围内进行，对于存在强烈的吸热或放热的反响过程，保证热量不散失或少散失，一般壳体由三层组成，由内向外，内层为耐火层，
通常由耐火砖构成；中间层为保温层，由耐火纤维和矿渣棉等材料构成；最外层为钢壳，有的在钢壳外还设有保温层。耐火层和保温层材料的选择和厚度要根据结构设计和传热计算确定，对于常温过程，一般只有一层钢壳即可。 〔2〕气体分布装置包括气体预分布器和气体分布板两局部。预分布器由外壳和导向板组成〔或其他〕，是连接鼓风设备和分布板的部件。预分布器的作用是使气体的压力均匀，使气体均匀进入分布板，从而减少气体分布板在均匀分布气体方面的负荷，与分布板相比，预分布器仅仅居于次要地位。常用气体预分布器的结构形式如图2－7所示。 a 弯管式 b 同心圆锥壳式 c 帽式 d 充填式 e 开口式 图2-7气体预分布器的结构形式〔3〕内部构件内部构件有水平构件和垂直构件之分，有不同结构形式，挡板和挡网是最常用的形式，主要用来破碎气泡，改善气固接触，减少返混，从而提高反响速率和反响转化率。大多数反响器设置内部构件，对于自由床〔流化床燃烧器〕那么不设内部构件，床内只有换热管或称为水冷壁和管束。 〔4〕换热装置流化床反响器的换热装置可以装在床层内即床内换热器，也可以使用夹套式换热器，作用是及时移走或供应
流化床反响器结构尺寸及反响器压力降的计算 流化床的床径与床高是工业流化床反响器的两个主要结构尺寸。对于工业中的化学反响，尤其是催化反响所用的流化装置，首先要用实验来确定主要反响的本征速率，然后才可选择反响器，结合传递效应建立数学模型。鉴于模型本身存在不确切性，因此还需要进行中间试验。这里就非催化气固流化床反响器的直径与床高确实定作简要介绍，有关催化流化床可查阅有关资料。 1. 流化床直径 当生产规模确定后，通过物料衡算得出通过床层的总气量Q[m 3 〔标〕/h]。 用前面介绍的方法，根据反响要求的温度、压力和气固物性，确定操作气速u ，那么有： 5210013.1273360041⨯⨯⨯⨯=P T u D Q R π P u TQ P u Q T D R ⋅⋅=⋅⋅⨯⨯⨯⨯⨯=ππ828.9132.4360027310013.145 〔2-30〕 式中 Q ——气体的体积流量，m 3 /h ； D R ——反响器直径，m ； T ，P ——反响时的绝对温度〔K 〕和绝对压力〔Pa 〕； u ——以T 、P 计的表观气速，m/s ，一般取1/2床高处的P 进行计算。 为了尽量减少气体中带出的颗粒，一般流化床反响器上部设置扩大段，扩大段直径由不允许吹出粒子的最小颗粒直径来确定。首先根据物料的物性参数与操作条件计算出此颗粒的自由沉
降速度，然后按下式计算出扩大段直径L D 。 013 .12733600412P T u D Q t L ⋅⋅⋅⋅=π P u TQ D t L ⨯⨯⨯=π828.9013.14 〔2-31〕 2.流化床床高 一台完整的流化床反响器高度包括流化床高度、扩大段高度和别离高度。而流化床高又包括临界流化床高mf L ，流化床高f L 与别离段高度D L 。 临界流化床高mf L ，也称静止床高D L 。对于一定的流化床直 径和操作气速，必须有一定的静止床高。对于生产过程，可根据产量要求算出固体颗粒的进料量W P 〔kg/h 〕，然后根据要求的接触时间τ〔h 〕，求出固体物料在反响器内的装载量M 〔kg 〕，继而求出临界流化床时的床高mf L 。即： τ⋅=s W M ()s mf P mf R s mf mf R W L D W L D ερπρπτ-⋅⋅=⋅⋅=1414122 () mf P R s mf D W L ερπτ-⋅⋅=142 〔2-32〕 知道了mf L 后，可根据床层膨胀比R 求出流化床的床高f L 。床层的膨胀比定义为：m mf m mf mf f L L R ρρεε/)1/()1(/=--==。其中mf ρ和m ρ分别为临界流化状态和实际操作条件下床层的平均密度。那 么：
实验四流化床基本特性的测定 流化床反应器是一种利用气体或液体通过颗粒状固体层而使固体颗粒处于悬浮运动状态，并使固体颗粒具有某些流体特征的一种床型，它是流态化现象的具体应用，已在化工、能源、冶金、轻工、环保、核工业等部门得到广泛应用。化工领域中，加氢、烯烃氧化、丙烯氨氧化、费-托合成及石油的催化裂化等均采用了该技术。因此，它是极为重要的一种操作过程。 流化床反应器的重要特征是细颗粒催化剂在上升气流作用下作悬浮运动，固体颗粒剧烈地上下翻动。这种运动形式使床层内流体与颗粒充分搅动混和、物料连续、结构紧凑、传质速度快、传热效率高、床层温度分布均匀，避免了固定床反应器中的热点现象，但操作中会造成固体磨损、床层粒子返混严重、反应中转化率不高等现象。 一、实验目的 1．通过冷模观察聚式和散式流态化的实验现象，建立起对流态化过程的感性认识。 2．了解流化床的压降分布原理，通过冷模测定流化床的特定曲线。 3．通过冷模观察得到临界流化速度和带出速度，并计算出费劳德数Fr、膨胀比和流化数。 4．掌握流化床液体停留时间分布的测定方法及实验结果分析。 二、实验原理 1．流化现象 流体从床层下方流入，通过图1中虚线所示的分布板而进入颗粒物料层时，随着流体流速u0的不同，会出现不同的流化现象（图1）。 (a)(b)(c)(d)(e) 固定床 临界 流态化 散式 流态化 聚式 流态化 稀相 流态化 图1 流化现象 （1）固定床阶段 流体流速较低时，固体颗粒静止不动，即未发生流化，床层属于固定床阶段（图1（a）），阻力随流体流速增大而增大。 （2）临界流化阶段 流体流速继续增大，颗粒在流体中的浮力接近或等于颗粒所受重力及其在床层中的摩擦力时，颗粒开始松动悬浮，床层体积开始膨胀，当流速继续增大，几乎所有的粒子都会悬浮在床层空间，床层属于初始流化或临界流化阶段（图1（b））。此时的流速称为临界流化速度或最小流化速度u mf。 （3）流化阶段 对于液固流化床，当液速u f>u mf时，由于液体与固体粒子的密度相差不大，此种床层从开始膨胀直到气力输送，床内颗粒的扰动程度是平缓的加大的，床层的上界面较为清晰，即床层膨胀均匀且波动较小，床层属于散式流化阶段（图1（c））。散式流态化一般发生在液-固系统。 对于大多数气固流化床，当气速u f>u mf时，床层发生搅动，气体鼓泡现象开始出现。从开始流态化开始，床层的波动逐渐加剧，但其膨胀程度却不大。因为气体与固体的密度差别较大，气体要
《反应器操作》课程标准 课程名称：反应器操作 适用专业：石油化工生产技术 1．课程定位 《反应器操作》是石油化工生产技术专业的核心课程，前修课程主要有《化学基础训练》、《化工机械技术》、《化工仪表使用与维护》，《化工单元操作》。本课程通过完成化工生产中常用的反应器设备的结构、操作过程、选择优化等学习性工作任务，使学生能识记各类反应器的特点；掌握典型反应器设备的构造、性能及操作方法，并具有选择设备型号的能力；能寻找适宜的操作条件，处理操作过程中的不正常现象。培养反应器操作岗位能力和职业素质，为后续的生产实习以及毕业后在化工企业就业奠定基础。 2. 课程目标 根据人才培养目标要求，结合化工生产操作岗位需要，设计六个学习情境，包括十九个具体学习任务，使学生获得化学反应过程知识，培养学生操作反应器设备、调整反应工艺条件、处理不正常操作等职业能力和爱岗敬业求实奉献等职业素质，素质培养贯穿课程始终。具体目标分述如下： 2.1知识目标 1.掌握化学反应器的分类； 2.能说明反应器的种类、特点和工业应用； 3.掌握均相、非均相反应的基本动力学原理； 4.掌握工业催化剂的制备、特性参数； 5.掌握固体催化剂的使用方法； 6.掌握理想流动模型的基本概念及其与非理想流动的关系； 7.掌握降低反应器返混程度的措施； 8.能描述搅拌器和热源的选择原则； 9.掌握理想流动反应器的基本工艺计算； 10.能理解固定床催化反应器中的质量传递和热量传递基本规律； 11.能理解流化床催化反应器中的质量传递和热量传递基本规律； 12.掌握固定床反应器的基本工艺计算； 13.理解流化床反应器的经验计算； 14.了解鼓泡塔反应器的传递特性； 15.了解鼓泡塔反应器的数学模型计算法； 16.掌握鼓泡塔反应器和填料塔反应器的经验计算法； 17.了解反应器操作安全用电基本常识； 18.了解化工节能基本原理； 2.2能力目标 专业能力： 1.能根据反应特点和工艺要求选择反应器类型； 2.能进行反应器初步工艺计算； 3.能优化反应器的设计与操作； 4.能按生产操作规程操作反应单元；
化工设备基础知到章节测试答案智慧树2023年最新海南科技职业大学绪论单元测试 1.《化工设备基础》课程适合哪些专业？ 参考答案: 电力; 轻工 ;环保; 制药行业 ;机械;化工 2.本门课程的主要教学内容是？ 参考答案: 化工设备的安全管理 ;化典型化工设备的性能参数 ;化工生产设备的工作原理 ;各类常用化工设备的构造;化工设备的操作运行 3.本门课程的核心目标是？
参考答案: 熟练操作我国化工生产装置内操DCS系统 ;建立对典型设备操作的基本认识；;识别化工设备类型、熟悉其功能； 4.化工设备维的使用、维护是从事化工生产、设备安全使用人员必须掌握的一 门重要技术。 参考答案: 对 5.本课程主要介绍的设备有流体输送设备、换热设备、反应设备、传质设备、 加热设备、储存设备六类。 参考答案: 对 6.现代化工生产是高度自动化和连续化的。 参考答案: 对 7.化工设备的操作方式主要有内操和外操两种形式。
参考答案: 对 8.危险是相对的，通常说的安全，是指危险程度控制到了可以接受的范围。 参考答案: 对 9.化工生产过程往往伴随高温、高压等过程，所以操作需要严格按照生产要求 进行。 参考答案: 对 10.合理使用安全防护用品可以减低或减少事故对操作者的伤害。 参考答案: 对 第一章测试 1.下列关于合金的说法不正确的是
参考答案: 合金就是将不同的金属在高温下熔合而成 2.封头是压力容器零部件的重要组成部分，常用的有哪些类型？ 参考答案: 蝶形封头 ;锥形封头;椭圆形封头;半球形封头;平封头 3.锥形封头主要用于不同直径圆筒的过渡连接、介质中含有固体颗粒或黏度较 大时容器下部的出料口等. 参考答案: 对 4.现代化工生产具备的特点是？ 参考答案: 生产过程日趋先进 ;所涉及的危险品较多 ;生产装置连续化 ;生产装置大型化
焦作大学 毕业论文（设计） 题目：流化床反应器的设计概论 姓名：常青雪 年级： 1205062 院系：化工与环境工程学院 专业：化学工程 指导老师：付金峰 完成时间： 2015年5月19日
目录 第一章概述 (2) 1.1 流态化基本概念 (2) 1.1.1 概念 (2) 1.1.2流态化现象 (4) 1.1.3散式流态化和聚式流态化 (5) 1.1.4流化态过程中的不正常现象 (7) 第二章流化床反应器的结构、参数及其工艺计算 (9) 2.1 理想流体的流化床的流化速度 (9) 2.1.1临界硫化速度 (9) 2.1.2操作流化速度 (9) 2.1.2流化床反应器结构 (11) 2.2 流化床反应器的床型 (13) 3.1 传质概率与传质微分方程 (16) 3.1.1 混合物组成的表示方法 (16) 3.1.2 传质的通量 (17) 3.2质量传递的基本方式 (18) 3.2.1 分子传质 (18) 3.2流化床的传热 (21) 第四章数据处理及结论 (23) 4.1数据处理 (23) 4.1.1 质量衡算 (23) 4.1.2能量衡算 (23) 4.2.2流化床反应器的开发与放大 (25) 致谢 (30) 参考文献 (31)
第一章概述 流化床反应器比较适用于强烈放热、催化剂易于失活的有机反应过程。在流化床反应器中工业催化剂除具有良好的活性、产品选择性和稳定性外，还必须满足一定的粒度分布要求并具有良好的硫化性能和耐磨性。流化床反应器的传质、传热效果好，升温降温时温度分布稳定，催化剂可以连续再生，反应器单位产量大，单位投资抵等优点。 1.1 流态化基本概念 1.1.1 概念 一般指固体流态化，又称假液化，简称流化，它是利用流动流体的作用，将固体颗粒群悬浮起来，从而使固体颗粒具有某些流体表观特征，利用这种流体与固体间的接触方式实现生产过程的操作，称为流态化技术，属于粉体工程的研究范畴。 流态化技术是一种强化流体(气体或液体)与固体颗粒间相互作用的操作，如在直立的容器内间歇地或连续地加入颗粒状固体物料，控制流体以一定速度由底部通入，使其压力降等于或略大于单位截面上固体颗粒的重量，固体颗粒即呈悬浮状运动而不致被流体带走。
这是化工原理题库的填空选择部分，14年化原部分最后一道萃取的选择题是从这上面改编的，还有一道是过滤部分的一个简单计算，基本上是考书本基础知识，概念理解，公式的推导（书上公式的变形，去年出了一道，忘了是精馏还是吸收的公式变形了）和应用（简单计算）。 注意：所有答案请写在答题本上 《化工原理》上册考试题 姓名学号班级 一填空 1牛顿粘性定律的数学表达式为（），牛顿粘性定律适用于（）流体。 2气体的粘度随温度的升高而（），水的粘度随温度的升高而（）。 3气体的粘度随温度的升高而（）；压力升高液体的粘度将（）。 4某流体的相对密度（又称比重）为0.8，在SI制中，其密度ρ= （），重度γ= （）。 54℃水在SI制中密度为1000kg/m3；重度为（）；在工程单位制中密度为（）；重度为（）。 6油品的比重指数°API越大说明油品的比重越（）。（小） 7处于同一水平面高的流体，维持等压面的条件是（），（），（）。 8当地大气压为745mmHg，测得一容器内的绝对压强为350mmHg，则真空度为（）。 测得另一容器内的表压强为1360mmHg，则其绝对压强为（）。 9如衡算基准以J/kg表示，柏努利方程可表示为（）；如用N/m2表示，则柏努利方程为（）。 10经典形式的柏努利方程的应用条件是：（）、（）、（）。 11流体流动的连续性方程是（）；适用于不可压缩流体流动的连续性方程是（）。 12判断流体流动方向的依据是（）。 13流体在圆管内作层流流动时，速度分布呈（），平均流速为管中心最大流速的（）。
14雷诺数的物理意义为（）。 15某流体在圆形直管中做层流流动时，其速度分布是（）型曲线，其管中心最大速度为平均流速的（）倍，摩擦系数λ与Re的关系为（）。 16当Re为已知时，流体在圆形管内呈层流时的摩擦系数λ= （），在粗糙管内呈湍流时，摩擦系数λ与（）和（）有关。 17流体在管内做湍流流动时（不是阻力平方区），其摩擦系数λ随（）和（）而变。18某流体在圆形直管中作湍流流动时，其摩擦系数λ主要与（）有关。若流动处于阻力平方区，平均流速曾大至原来的2倍时，摩擦阻力损失约为原损失的（）倍。19已知某油品在圆管中稳定流动，其Re=1000。已测得管中心处的点速度为0.5m/s，则此管截面上的平均速度为（）m/s。若油品流量增加一倍，则通过每米直管的压头损失为原损失的（）倍。 20流体在等径水平直管的流动系统中：层流区，压强降与速度（）成正比；极度湍流区，压强降与速度（）成正比。 21孔板流量计与转子流量计的最主要区别在于：前者是恒（），变（）；后者是恒（），变（）。 22水由敞口恒液位的高位槽通过一管道流向压力恒定的反应器，当管道上的阀门开度减小后，水流量将（），摩擦系数λ（），管道总阻力损失（）。 23流体在一段圆形水平直管中流动，测得平均流速为0.5m/s，压强降为10Pa，Re为1000，问管中心处的点速度为（）m/s。若流速增加为1 m/s，则压强降为（）Pa。 24空气在内径一定的圆管中稳定流动，若气体质量流量一定，当气体温度升高时，Re值将（）。 25LZB—40转子流量计其转子为不锈钢（比重7.92），刻度标值以水为基准，量程范围为 0.25～2.5m3 / h，若用此转子流量计来测量酒精（比重：0.8），则酒精的实际流量值要比 刻度值（）。测酒精时，此流量计的最大流量值为（）m3 / h。 26某转子流量计，其转子材料为不锈钢，测量密度为1.2 kg/ m3的空气时，最大流量为400m3/h。现用来测量密度为0.8 kg/ m3的氨气时，其最大流量为（）m3/h。 27液柱压力计量是基于（）原理的测压装置。用U形管压差计测压时，当一段与大气相通时，读数R表示的是（）或（）。 28U形管压差计用水作指示液，测量气体管道中的压降，若指示液读数R = 20mm，则表示压降为（）Pa，为使R读数增大，而Δp值不变，应更换一种密度比水（）的