流化床反应器单元

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。

Fluidized bed reactor is a kind of reactors that make use of gas or liquid through granular solid layer to make the solid particles in a state of suspension movement, and conduct reaction process of gas-solid or liquid-solid reactor process.When fluidized bed reactor is used in gas-solid system, it also called ebullient bed reactor.流化床反应器的结构有两种形式:①有固体物料连续进料和出料装置,用于固相加工过程或催化剂迅速失活的流体相加工过程。

②无固体物料连续进料和出料装置,用于固体颗粒性状在相当长时间内,不发生明显变化的反应过程。

The structure of the fluidized bed reactor has two forms:(1)It contains a continuous feeding and discharging device with solid materials which is used in solid phase processing procedure or fluid phase processing procedure where catalyst deactivates quickly.(2)It doesn't contain a continuous feeding and discharging device with solid materials which is used in the reaction process that the properties of solid particles have no obvious changes in a long time.流化床反应器的结构型式很多,但一般均由床层壳体、内部装置、换热装置、气固分离装置等组成。

文档编号:TSS_FLUID.DOC流化床反应器单元仿真培训系统操作说明书北京东方仿真软件技术有限公司二〇〇六年十月目录一、工艺流程说明 (3)1、工艺说明 (3)2、反应机理 (3)3、设备一览 (4)4、参数说明 (4)二、装置的操作规程 (4)1、冷态开车规程 (4)2、正常操作规程 (6)3、停车操作规程 (6)4、仪表一览表 (8)三、事故设置一览表 (9)四、仿真界面 (10)附：思考题 (12)一、工艺流程说明1、工艺说明该流化床反应器取材于HIMONT工艺本体聚合装置，用于生产高抗冲击共聚物。

具有剩余活性的干均聚物（聚丙烯），在压差作用下自闪蒸罐D-301流到该气相共聚反应器R-401。

在气体分析仪的控制下，氢气被加到乙烯进料管道中，以改进聚合物的本征粘度，满足加工需要。

聚合物从顶部进入流化床反应器，落在流化床的床层上。

流化气体（反应单体）通过一个特殊设计的栅板进入反应器。

由反应器底部出口管路上的控制阀来维持聚合物的料位。

聚合物料位决定了停留时间，从而决定了聚合反应的程度，为了避免过度聚合的鳞片状产物堆积在反应器壁上，反应器内配置一转速较慢的刮刀，以使反应器壁保持干净。

栅板下部夹带的聚合物细末，用一台小型旋风分离器S401除去，并送到下游的袋式过滤器中。

所有末反应的单体循环返回到流化压缩机的吸入口。

来自乙烯汽提塔顶部的回收气相与气相反应器出口的循环单体汇合，而补充的氢气，乙烯和丙烯加入到压缩机排出口。

循环气体用工业色谱仪进行分析，调节氢气和丙烯的补充量。

然后调节补充的丙烯进料量以保证反应器的进料气体满足工艺要求的组成。

用脱盐水作为冷却介质，用一台立式列管式换热器将聚合反应热撤出。

该热交换器位于循环气体压缩机之前。

共聚物的反应压力约为1.4Mpa(表)，70℃，注意，该系统压力位于闪蒸罐压力和袋式过滤器压力之间，从而在整个聚合物管路中形成一定压力梯度，以避免容器间物料的返混并使聚合物向前流动。

3.3.3乙烯氧氯化流化床反应器及典型工艺技术
下面我们来认识一下完成氧氯化反应的流化床反应器
反应器的选择由反应类型和反应的特点来确定。

乙烯氧氯化反应器有流化床反应器和固定床反应器。

两者也可以同时使用。

乙烯氧氯化最主要设备也是使用最多是内置旋风分离器的流化床反应器。

流化床反应器的主要结构由三部分组成：下面让我们看看流化床反应器的工作过程。

认识流化床反应器需要注意以下几个要点：
在冷却管内通入循环沸水，以水的汽化形式移走反应热，同时副产蒸汽。

反应器的顶部四组三级旋风分离器，用以收集反应气体中夹带的催化剂。



反应器顶部物料送往急冷塔，作用是除去少量HCl（水吸收），同时冷却物料。

塔底物料经分离器除水，调PH值后送下一工序。

塔顶急冷后的冷凝气体通过洗涤塔碱洗，去除气体中的CO2。

氧氯化反应比较典型的工艺技术有EVC、三井东压及赫斯特技术。

EVC技术用的是固定床反应器。

其缺点是十分明显的∶反应工艺过于复杂，设备投资大，催化剂容易因出现热点而失活，导致反应超温而使副反应增多，系统阻力较大。

流化床反应器的操作弹性大，床层内反应温度趋于均一，设备投资少，工艺流程简单。

采用流化床反应器氧氯化反应又分为：
空气法、贫氧法、富氧法三种。

空气法反应尾气排放量大，乙烯消耗较高；贫氧法和富氧法用循环气体操作，尾气排放量低，贫氧法循环气中含氧一般约为1.5%，单元安全性好。

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。

流化床反应器工作原理
流化床反应器的工作原理主要是利用气体或液体通过颗粒状固体层，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。

在气体流化床反应器中，气体从反应器底部进入，通过固体催化剂床层。

气体的流速被控制在一定范围内，使得固体颗粒被气体均匀分散并悬浮于气体中，形成类似于沸腾液体的状态，即流化状态。

在这种状态下，固体颗粒层具有类似于液体的特性，如保持一定水平界面并具有静压力和浮力，以及具有流动性等。

在流化床反应器中，气固相之间的接触面积增大，传质和传热效率提高，从而有利于反应的进行。

此外，由于固体颗粒处于悬浮状态，反应器内的温度分布较为均匀，避免了局部过热或反应不均匀的问题。

流化床反应器可广泛应用于石油、化工、冶金、环保等领域，如石油催化裂化、煤的气化、生物质气化、废气处理等。

根据具体应用需求，流化床反应器可分为固定流化床和循环流化床等不同类型。

流化床反应器的类别流化床反应器是一种广泛应用于化工领域的反应器，根据不同的反应类型和要求，可以分为多种不同的类别。

本文将介绍几种常见的流化床反应器类别，包括催化剂流化床反应器、液固两相流化床反应器、生物质流化床反应器和气固两相流化床反应器。

一、催化剂流化床反应器催化剂流化床反应器是指在反应床中使用催化剂来催化反应的流化床反应器。

它具有催化剂与反应物之间接触面积大、传质速度快、反应效率高的特点。

催化剂流化床反应器广泛应用于石油化工、化学制药、环保等领域。

例如，在石油化工中，催化剂流化床反应器常用于催化裂化、加氢、脱氢等反应过程中。

二、液固两相流化床反应器液固两相流化床反应器是指在反应床中同时存在液体和固体两相的流化床反应器。

液固两相流化床反应器常用于液相催化反应、氧化反应、水解反应等。

它具有传质速度快、反应效率高、携带液体催化剂方便等优点。

在化工生产中，液固两相流化床反应器广泛应用于酯化、醚化、氧化等反应过程中。

三、生物质流化床反应器生物质流化床反应器是指在反应床中利用生物质作为原料进行反应的流化床反应器。

生物质流化床反应器主要用于生物质能源转化和生物质化学品的生产。

生物质流化床反应器具有能源效率高、废弃物资源化利用等优点。

在生物质能源领域，生物质流化床反应器被广泛应用于生物质燃烧、生物质气化等过程中。

四、气固两相流化床反应器气固两相流化床反应器是指在反应床中同时存在气体和固体两相的流化床反应器。

气固两相流化床反应器常用于气相催化反应、气体分离、吸附等。

它具有气体和固体之间传质速度快、反应效率高、易于分离固体产物等优点。

在化工生产中，气固两相流化床反应器广泛应用于合成氨、裂解氨、高分子聚合等过程中。

总结：流化床反应器是一种重要的反应器，在化工领域具有广泛的应用。

根据不同的反应类型和要求，流化床反应器可以分为催化剂流化床反应器、液固两相流化床反应器、生物质流化床反应器和气固两相流化床反应器等类别。

每种类别的流化床反应器都有其独特的特点和应用领域。

流化床反应器简介一、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2O世纪2O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4O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。

二、基本流态化现象固定式和临界流化态将一批固体颗粒对方在多孔的分布板上形成床层（图1），使流体自下而上通过床层。

由于流体的流动及其与颗粒表面的摩擦，造成流体通过床层的压力降。

当流体通过床层的表观流速(按床层截面计算的流速)不大时，颗粒之间仍保持静止和互相接触，这种床层称为固定床。

当表观流速增大至起始流化速度时，床层压力降等于单位分布板面积上的颗粒浮重（颗粒的重力减去同体积流体的重力），这时颗粒不再相互支撑，并开始悬浮在流体之中。

进一步提高表观流速，床层随之膨胀，床层压力降近乎不变，但床层中颗粒的运动加剧。

而当流速达到某一限值，床层刚刚能被流体拖动时，床内颗粒就开始流化起来了，这时的流体空床线速称为临界流化速度。

散式流态化和聚式流态化这两种流态化现象，是根据流化床内颗粒和流体的运动状况来区分的。

在散式流态化时，颗粒均匀分布在流体中，并在各方向上作随机运动，床层表面平稳且清晰，床层随流体表观流速的增加而均匀膨胀。

在聚式流态化时，床层内出现组成不同的两个相，即含颗粒甚少的不连续气泡相，以及含颗粒较多的连续乳化相。

乳化相的气固运动状况和空隙率，与起始流化状态相近。

通过床层的流体，部分从乳化相的颗粒间通过，其余以气泡形式通过床层。

增加流体流量时，通过乳化相的气量基本不变，而气泡量相应增加。

气泡在分布板上生成，在上升过程中长大；小气泡会合并成大气泡；大气泡也会破裂成小气泡。

气泡上升至床面时破裂，使床面频繁地波动起伏，同时将一部分固体颗粒抛撒到界面以上，形成一个含固体颗粒较少的稀相区；与此相对应，床面以下的床层称为浓相区。

反应操作单元（固定床、流化床、釜式、管式、塔式反应器）机械化、自动化设计指导方案目录1反应物系的相态化学反应是指分子破裂成原子，原子重新排列组合生成新分子的过程。

按反应物系的相态来分类，化学反应分为均相反应和多相反应，其中均相反应分为气相均相、液相均相、固相均相三类；多相反应分为气-固、气-液、液-液、液-固、固-固、气-液-固等六类。

2反应器类型反应器是一种实现反应过程的设备，根据不同特性，有不同的分类，工业生产中常用的五种反应器有固定床反应器、流化床反应器、釜式反应器、管式反应器、塔式反应器。

2.1固定床反应器化学工业中最为常用的气固相反应器主要是固定床反应器。

凡是流体通过不动的固体物料所形成的床层而进行反应的装置都称作固定床反应器,其中尤以用气态的反应物料通过由固体催化剂所构成的床层进行反应的气-固相催化反应器占最主要的地位。

如炼油工业中的催化重整，异构化，基本化学工业中的氨合成、天然气转化，石油化工中的乙烯氧化制环氧乙烷、乙苯脱氢制苯乙烯等等。

此外还有不少非催化的气-固相反应，如水煤气的生产，氮与电石反应生成石灰氮(CaCN2)以及许多矿物的焙烧等，也都采用固定床反应器。

2.2流化床反应器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，可使操作连续，生产强化，过程简化。

具有传热效率较高、床层温度分布均匀、相间接触面积很大、固体粒子输送方便等优点。

流态化的过程与流化床的结构紧密联系，要根据生产任务正确识别流化床反应器及其附属设备。

流化床反应器是将流态化技术应用于流体（通常指气体）、固相化学反应的设备。

有气-固相流化床催化反应器和气-固相流化床非催化反应器两种。

以-定的流动速率使固体催化剂颗粒呈悬浮湍动，并在催化剂作用下进行化学反应的设备称为气-固相流化床催化反应器（常简称为流化床），它是气-固相催化反应常用的一种。

流化床反应器的结构形式很多，除单器外，还有双器流化床反应器。