实验一 流化床反应器的特性测定

流化床反应器的机理
流化床反应器是一种常用于化学反应、热传递和质量传递的装置。

它采用颗粒物料床动态流化的方式来实现传递过程，具有反应速度快、传热传质效率高等优点。

其机理主要包括流化床的流动特性、颗粒物料的运动规律和反应过程中的热传递和质量传递。

流化床反应器中，床层物料通过流体动力学作用来实现动态流化。

在床层内，颗粒物料分散在气流中，并以不规则的运动方式进行流动，形成了类似于液体的流动形态。

这种流动方式对于反应过程有利，因为它可以增加反应物料的接触面积，提高反应速度。

在流化床反应器中，颗粒物料运动的规律对于反应过程也十分关键。

由于颗粒物料之间的碰撞和摩擦作用，会产生不同的运动方式，如滚动、滑动、碰撞等。

这些物料的运动方式和速度对于反应过程和传递过程都有着重要的影响。

例如，反应物料的分散程度和流动速度会影响反应速度和传质效率，而颗粒物料的摩擦和碰撞会产生热量，影响反应过程的温度。

在流化床反应器中，反应过程的热传递和质量传递也是重要的机理之一。

由于床层内的颗粒物料和气流之间的接触，会产生热量和质量的传递。

这种传递方式可以有效地将反应物料的热量和质量传递到床层内部，并提高反应速度和传递效率。

流化床反应器的机理主要包括流化床的流动特性、颗粒物料的运动规律和反应过程中的热传递和质量传递。

通过这些机理的协同作用，流化床反应器可以实现快速反应、高效传递和稳定运行等优点，是一种十分优秀的化学反应装置。

Bo l实验四 气固流化床反应器的流化特性测定一、实验目的1. 观察了解气固流化床反应器中不同气速下固体粒子的流化状况，建立起对流态化过程的感性认识。

2. 了解和掌握临界流化速度 U mf 和起始鼓泡速度 U mb 的测量原理、方法和步骤，明确细粒子流化床的基本特性。

3. 通过对 U mf 和 U mb 的测定，进一步理解两相理论以及临界流化速度与起始鼓泡速度的区别。

二、实验原理△1．在气固流化床反应器中，气体通过床层的压力降 P 与空床速度 U 0 之间的关系能够 很好地描述床层的流化过程。

如图 1 所示：气体自下向上流过床层。

当气速很小时，气体通过床层的压力降 △P 与空床速度 U 0 在对数坐标图上呈直线关系（图 1 中的 AB 段）；当气速逐渐增大到 △P 大致等于 单位面积的重量时， △P 达到一极值（图 1 中 P 点）；流速继续增大时，△P 略有降低；此后床层压力降 △P 基本不随流速而变。

此时将流速慢慢降低，开始时与前一样△P 基本不变， 直到 D 点以后， △P 则随流速的降低而降低，不再出现 △P 的极大值，最后，固体粒子又互相接触，而成静止的固定床。

2．在一正常速度下，处于正常流化的流化床，如果突然关闭气源，则由于床层中有气泡存在，以气泡形式存在的气体首先迅速逸出床层，床层高度迅速下降；而后是浓相中的气体逸出，床层等速下降；最后是粒子的重量将粒子间的部分气体挤出，床层高度变化很小。

由此可得其床层高度随时间变化的崩溃曲线（如图 2 所示）。

因此，可以设想，如果床层中△PgAPlog U图 1 △P ～ U 关系1 / 4DH THDHD300290280270260123456t(sec)图2H T～t关系没有气泡，则床层一开始就随时间等速下降，所以，将上述崩溃曲线中的等速部分外推到t=0处时的床层高度，即为浓相床层的高度H。

这样，只要重复上述过程，多做几条崩溃曲线，D总可以找到一条曲线，这条曲线正好无气泡逸出段，开始就是等速下降的起点。

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））。

贵州xx学院化工原理实验报告学院：xxxxx 专业：xxxxxxxxx 班级：化工xx利用床层的压降来测定干燥过程的失水量。

（1）准备0.5~1kg 的湿物料，待用。

（2）开启风机，调节风量至40～60m 3/h ，打开加热器加热。

待热风温度恒定后（通常可设定在70～80℃），将湿物料加入流化床中，开始计时，此时床层的压差将随时间减小，实验至床层压差（）恒定为止。

则物料中瞬间含水率为（11－3）式中，—时刻时床层的压差。

计算出每一时刻的瞬间含水率，然后将对干燥时间作图，如图11－1，即为干燥曲线。

图11－1恒定干燥条件下的干燥曲线上述干燥曲线还可以变换得到干燥速率曲线。

由已测得的干燥曲线求出不同下的斜率，再由式11－1计算得到干燥速率，将对作图，就是干燥速率曲线，如图11－2所示。

e p ∆i X eei p p p X ∆∆-∆=p ∆τi X i X i τi X iid dX τU U X图11－2恒定干燥条件下的干燥速率曲线将床层的温度对时间作图，可得床层的温度与干燥时间的关系曲线。

3. 干燥过程分析预热段见图11－1、11－2中的AB段或A′ B段。

物料在预热段中，含水率略有下降，温度则升至湿球温度t W,干燥速率可能呈上升趋势变化，也可能呈下降趋势变化。

预热段经历的时间很短，通常在干燥计算中忽略不计，有些干燥过程甚至没有预热段。

恒速干燥阶段见图11－1、11－2中的BC段。

该段物料水分不断汽化，含水率不断下降。

但由于这一阶段去除的是物料表面附着的非结合水分，水分去除的机理与纯水的相同，故在恒定干燥条件下，物料表面始终保持为湿球温度t W，传质推动力保持不变，因而干燥速率也不变。

于是，在图11－2中，BC段为水平线。

只要物料表面保持足够湿润，物料的干燥过程中总处于恒速阶段。

而该段的干燥速率大小取决于物料表面水分的汽化速率，亦即决定于物料外部的空气干燥条件，故该阶段又称为表面汽化控制阶段。

1 气固流化床设计基础数据流化床反应器的操作工艺参数为：反应温度为400 ℃，反应压力为 0.3 MPa (绝压)，甲醇操作空速为 1～51h -。

MTO 成型催化剂粒径范围为50～140μm ，平均粒径为 80μm 。

颗粒密度为 1200 kg/m3，堆密度为 700 kg/m3。

甲醇在400℃下的粘度根据常压下气体粘度共线图查得为 0.021m Pa.s ，甲醇 400℃下的密度根据理想气体状态方程估算为 1.715kg/m3。

甲醇原料中水含量为 1%。

流化床催化反应器主要包括以下几个组成部分：反应器壳体尺寸、气体分布装置、换热装置、气固分离装置、内部构件、以及催化剂颗粒的加入和卸出装置。

MTO 反应为放热反应，工业装置中为避免反应器床层温度过高，需设置内取热或外取热器，由于小型固定流化床反应器尺度较小，散热效应较大，应考虑在反应器外设置加热炉保持 MTO 反应温度恒定，不必设置取热器。

我们在确定了操作条件（T ：400 ℃，P ：0.3 MPa ）、反应器内气体原料和固体催化剂物化性质的条件下，计算了催化剂装填量、操作气速和反应器主体尺寸，并对气体分布器、气固分离装置和催化剂加卸料口的设置进行了简要介绍。

2 操作气速2.1 最小流化速度计算当流体流过颗粒床层的阻力等于床层颗粒重量时，床层中的颗粒开始流动起来，此时流体的流速称为起始流化速度，记作mf U 。

起始流化速度仅与流体和颗粒的物性有关，其计算公式如下式所示： 对于p mf ep d U R ρμ=20<的小颗粒2()1650p p mf d gU ρρμ-= （1） 对于1000p mf ep d U R ρμ=>的大颗粒1/2()[]24.5p p mf d gU ρρρ-= （2）式中： p d 为颗粒的平均粒径；.p ρρ分别为颗粒和气体的密度； μ为气体的粘度。

本流化床雷诺数：ep R <20将已知数据代入公式（1），25235()(810)(1200 1.715) 2.210/16501650(2.110)p p mf d gU m s ρρμ----⨯⨯-===⨯⨯⨯558100.0022 1.715202.110p mf ep d U R ρμ--⨯⨯⨯==<⨯ 将mf U 代入弗鲁德准数公式 2mf mf p U F d g =作为判断流化形式的依据。

实验一流化床反应器的特性测定一、实验目的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，避免了固定床反应器中的“热点”现象，床层温度分布均匀。

然而，床层流化状态与气泡现象对反应影响很大，尽管有气泡模型与两相模型的建立，但设计中仍以经验方法为主。

本实验旨在观察和分析流化床的操作状态，目的如下：1、观察流化床反应器中的流态化过程。

2、掌握流化床压降的测定并绘制压降与气速的关系图。

3、计算临界流化速度及最大流化速度，并与实验结果作比较。

二、实验原理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，石油馏分催化流化床裂化的迅速发展就是这一方面的典型例子。

流化床存在的局限性：①由于固体颗粒和气泡在连续流动过程中的剧烈循环和搅动，无论气相或固相都存在着相当广的停留时间分布，导致不适当的产品分布，阵低了目的产物的收率；②反应物以气泡形式通过床层，减少了气-固相之间的接触机会，降低了反应转化率；③由于固体催化剂在流动过程中的剧烈撞击和摩擦，使催化剂加速粉化，加上床层顶部气泡的爆裂和高速运动、大量细粒催化剂的带出，造成明显的催化剂流失。

（1）流态化现象气体通过颗粒床层的压降与气速的关系如图4-1所示。

当流体流速很小时，固体颗粒在床层中固定不动。

在双对数坐标纸上床层压降与流速成正比，如图AB段所示。

此时为固定床阶段。

当气速略大于B点之后，因为颗粒变为疏松状态排列而使压降略有下降。

图1-1 气体流化床的实际ΔP -u关系图该点以后流体速度继续增加，床层压降保持不变，床层高度逐渐增加，固体颗粒悬浮在流体中，并随气体运动而上下翻滚，此为流化床阶段，称为流态化现象。

气固相催化反应乙醇脱水流化床实验报告1. 引言在化工领域，乙醇脱水是一种重要的反应过程，常用于生产乙烯、乙醚和乙醛等化合物。

传统的乙醇脱水方法往往采用酸催化剂，但这种方法存在环境污染和产品纯度不高等问题。

气固相催化反应是一种新兴的绿色技术，在乙醇脱水中具有广泛的应用前景。

本实验旨在通过流化床反应器进行乙醇脱水反应，探究不同反应条件对乙醇脱水反应的影响。

2. 实验目的•研究乙醇脱水反应的最佳工艺条件；•探究不同催化剂对乙醇脱水反应的影响；•分析流化床反应器的特点及其在乙醇脱水反应中的应用。

3. 实验方法3.1 实验材料•乙醇•催化剂：X、Y、Z3.2 实验设备•流化床反应器•传感器及数据采集系统3.3 实验步骤1.将催化剂X放入流化床反应器中，并预热至设定温度；2.启动流化床反应器，使其达到稳定状态；3.注入乙醇，并调节进料流量；4.收集反应产物，并进行分析；5.更换催化剂Y和Z，重复步骤1-4。

4. 实验结果与讨论4.1 不同催化剂对乙醇脱水反应的影响通过实验我们发现，催化剂对乙醇脱水反应具有显著影响。

在催化剂X的作用下，乙醇脱水反应产物中主要为乙烯。

而催化剂Y和Z则分别导致乙醚和乙醛的生成。

这说明不同催化剂具有不同的催化活性，可以选择合适的催化剂来控制反应产物的选择性。

4.2 乙醇脱水反应的最佳工艺条件我们进一步研究了乙醇脱水反应的最佳工艺条件。

通过调节反应温度和进料流量，我们发现在温度为300°C、进料流量为X时，乙烯的收率最高。

这表明在一定的温度和进料流量范围内，乙烯的产生达到了峰值。

4.3 流化床反应器的特点及其在乙醇脱水反应中的应用流化床反应器具有良好的传质与传热性能，能够提高反应速率和产物选择性。

在乙醇脱水反应中，流化床反应器能够有效控制反应温度和催化剂的分散性，提高反应效果。

此外，流化床反应器还具有连续生产的优势，适用于工业化生产。

5. 结论通过本实验的研究，我们得出以下结论： - 不同催化剂对乙醇脱水反应的产物选择性具有显著影响； - 在一定的温度和进料流量范围内，乙烯的产率最高； - 流化床反应器在乙醇脱水反应中具有重要应用价值。

非均相光芬顿体系的建立与内循环流化床反应器的研究一、本文概述随着环境保护和可持续发展的日益重视，高效、绿色的废水处理技术成为了研究的热点。

在众多高级氧化技术中，光芬顿反应以其强大的氧化能力和环境友好性受到了广泛关注。

然而，传统的均相光芬顿体系存在反应速率慢、催化剂难以回收、易产生二次污染等问题。

为了解决这些问题，本文提出了一种非均相光芬顿体系，并深入研究了内循环流化床反应器在该体系中的应用。

本文首先概述了非均相光芬顿体系的基本原理和研究现状，指出了传统均相光芬顿体系存在的问题和挑战。

然后，详细介绍了非均相光芬顿体系的建立过程，包括催化剂的选择、制备和表征，以及反应条件的优化。

在此基础上，进一步探讨了内循环流化床反应器的设计原理和结构特点，并通过实验验证了其在非均相光芬顿体系中的应用效果。

本文的研究旨在为非均相光芬顿体系在实际废水处理中的应用提供理论基础和技术支持，为推动绿色、高效的废水处理技术发展提供新的思路和方法。

本文的研究成果也有助于促进环境保护和可持续发展的实现，具有重要的社会意义和经济价值。

二、非均相光芬顿体系理论基础非均相光芬顿体系是一种高级氧化技术，结合了光催化与芬顿反应的优势，旨在提高污染物的降解效率和矿化度。

其理论基础主要源自光催化、芬顿反应以及两者的协同作用。

光催化过程中，光敏催化剂如TiO₂在受到光能激发后，会产生电子-空穴对。

这些电子-空穴对具有很高的氧化还原活性，可以引发一系列氧化还原反应。

当这些反应发生在水溶液中时，可以产生羟基自由基（·OH）等强氧化剂，从而实现对有机污染物的降解。

芬顿反应则是一种利用亚铁离子（Fe²⁺）和过氧化氢（H₂O₂）在酸性条件下发生反应，产生高活性的羟基自由基（·OH）。

羟基自由基具有很强的氧化能力，可以无选择性地氧化大多数有机污染物，甚至可以将它们完全矿化为二氧化碳和水。

在非均相光芬顿体系中，光催化与芬顿反应相互协同，共同促进污染物的降解。

实验十三 流化床演示实验一、实验目的流化床反应器，由于其结构上的特点，具有床内温度分布均匀，传热、传质效率较好，因此广泛地应用在石油、化工、煤炭、医药等部门，流态化技术日益受到重视。

通过本演示实验，要求了解气固相的运动特征，固定床、流化床的压降，如何表示临界流化速度及最大流化速度。

二、实验原理气体通过固定床时，压力降随着流速不断增大。

当压力降达到最高值时，床层开始松动，即开始流化。

此时的流速称为临界流化速度u mf ，当流速继续增大，以致使床层的固体颗粒带出，不再停留床内，此地的流速称为最大流化速度，u mf 因此测量压力降可直接反映流化速度。

流速与压力降的关系可用图13-1表示。

当流体通过床层固体颗粒时，由于流体与床层固体颗粒间的摩擦及流体的紊流作用产生压降。

压力降随空塔流速增大而增大。

如AB 线所示，AB 为未流化的固定床。

达到接近临界流化速度B 点时，固体颗粒层开始膨胀而不流化，由于空隙率增大，压力降较前降低。

在B 点后，颗粒可以在小范围内重新排列，空隙率略有增大。

在C 点后，全部床层流态化，若再增大流速，当流体的向上流速大于颗粒的沉降速度时，则固体颗粒被流体带出，此时的压力降将减少。

通过压力降的测量可以清楚表示它们的关系。

关于临界流休速度及最大流化速度，文献介绍的计算公式很多，但误差也很大，一般都采用实验方法实测求得。

流量用孔板流量计测量：ρρρ)(2-=R gR oAo C Vs式中：Vs ——流体的体积流量，m 3/s ；R ——U 型管压差计读数，m ；ρR ——压差计中指示液密度，kg/m 3； C o ——孔流系数。

图13-1 流速与压强的关系示意图Vs Aw V sw =∝∝压降：22f p l u h h f fg d gR p g λρρ∆==∙∝∆∆=△p=ΔR(ρ指－ρ)g其中：ρ指——压差计中指示液密度，kg/m 3。

ΔR ——U 型管中位差，m 。

g ——重力加速度，g=9.81m/s 2。

流化床电化学反应器研究：（Ⅱ）导电机理及电位波动特性的
实验研究
孙启文;朱英
【期刊名称】《化工学报》
【年(卷),期】1991(042)005
【摘要】以电沉积金属银为实验体系,对流化床电化学反应器的电位波动特性进行了实验研究,考察了床层膨胀率、外加电压、流化状态等因素对电位波动的影响,并验证了本文(I)所提出的导电机理.
【总页数】8页(P526-533)
【作者】孙启文;朱英
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】TQ051.13
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