化学反应工程 教学课件 作者 刘军 主编第六章 非均相反应器下课件.pptx

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1、第六章非均相反应器(下）化学反应工程6.2.3流化床反应器内的流体流动实际流化床的△p-u关系较为复杂，图6-15就是某一实际流化床的△p-u关系。0.010.020.030.050.10.20.3气速u/(m/s)图6-15实际流化床的△p-u关系6.2.3流化床反应器内的流体流动6.2.3.4流化速度⑴.临界流化速度对于小颗粒：(6-27)对于大颗粒：(6-28)6.2.3流化床反应器内的流体流动⑵.带出速度流化床的粒子带出速度可以由粒子流化时在空间的受力平衡来计算，流体在流化床中受到的摩擦力可以写为当摩擦力等于或大于固体颗粒受

2、到的重力时，颗粒被气体带走。因此(6-29)6.2.3流化床反应器内的流体流动根据上式可计算出不同粒径颗粒的带出速度。但在求解时，式中的是流体雷诺数的函数，而雷诺数又是流体速度的函数，有<0．4时为层流，0．4<<500时为过渡流，500<<时为湍流，6.2.3流化床反应器内的流体流动代入上面摩擦系数，求解式(6-30)可以得到不同流动速率条件下的颗粒流化速度，即为反应床层的最大流化速度即粒子的带出速度(6-30)(6-31)(6-32)6.2.3流化床反应器内的流体流动例6-3苯酐生产中所用的催化剂，其粒度分布如下固体密度=900

3、，以空气做氧化剂并使催化剂流化，操作条件下空气密度=1.O，黏度为，计算临界流化速度及带出速度。6.2.3流化床反应器内的流体流动解先计算催化剂的平均粒径。各筛分组粒子的粒径用几何平均值代替，即同理可得6.2.3流化床反应器内的流体流动混合粒度催化剂的平均粒径为由于未知，故由式(6-2-6)估算临界流化速度，即验算6.2.3流化床反应器内的流体流动说明所选用的公式是恰当的。计算混合颗粒流化床的带出速度应按最小颗粒粒径，即=50进行计算。假设用式(6-2-6)计算粒子带出速度，则验算所用公式恰当。6.2.3流化床反应器内的流体流动6.

4、2.3.5流化床中常见的异常现象及处理方法⑴.沟流⑵.大气泡⑶.腾涌图6-16不正常流化状态6.2.4流化床反应器内的传质和传热6.2.4.1流化床反应器中的传质1．颗粒与流体间的传质2．气泡与乳化相问的传质6.2.4流化床反应器内的传质和传热6.2.4.2流化床反应器内的传热1.流化床反应器的传热过程分析（1）固体颗粒与固体颗粒之间的传热（2）气体与固体颗粒之间的给热（3）床层与反应器器壁和内换热器壁之间的给热6.2.4流化床反应器内的传质和传热2.床层与器壁之间的给热(a)单管式(b)套管式(c)鼠笼式6.2.4流化床反应器内的

5、传质和传热(d)直列管束(e)横列管束式6.2.4流化床反应器内的传质和传热(f)U形管式(g)蛇管式图6-17流化床常用的内部换热器6.2.4流化床反应器内的传质和传热（1）流化床内换热器的结构型式（2）床层对壁给热系数影响因素分析①操作速度的影响②颗粒直径的影响③挡板、挡网的影响④换热器位置对给热系数的影响⑤颗粒与气体的物理性质对给热系数的影响6.2.4流化床反应器内的传质和传热图6-18挡网对给热系数的影响图6-19竖管离中心位置的校正系数6.2.5流化床反应器的构件6.2.5.1气体分布板与预分布器1.分布板的型式和结构(1

6、)直流式分布板(b)凹形分布板(c)直孔泡帽分布板图6-20直流式分布板(a)直孔式分布板6.2.5流化床反应器的构件(2)填充式分布板图6-21填充式分布板6.2.5流化床反应器的构件(3)侧流式分布板(a)侧缝式锥帽分布板(b)侧孔式锥帽分布板图6-22侧流式分布板6.2.5流化床反应器的构件（4）短管式分布板图6-23短管式分布板6.2.5流化床反应器的构件（5）无分布板的旋流式喷嘴（6）密孔型分布板图6-24无分布板的旋流式喷嘴6.2.5流化床反应器的构件2．气体预分布器分布板的下部，通常由一个倒锥形的气室，进气管自侧向进入

7、气室，在气室内气体流股进行粗略的重整后进入分布板。图6-25常用的气体预分布器示意图6.2.5流化床反应器的构件6.2.5.2内部构件1.水平构件①挡网②单旋挡板③多旋挡板图6-26挡网图6-27单旋导向导板6.2.5流化床反应器的构件图6-28多旋导向挡板6.2.5流化床反应器的构件2.垂直构件3.复合构件图6-29垂直构件示意图6.2.5流化床反应器的构件6.2.5.3气固分离装置1.内过滤器2.内旋风分离器图6-30内过滤器图6-31旋风分离器结构示意图6.2.6流化床反应器的工艺计算1.流化床反应器直径的确定当生产规模确定后

8、，通过物料衡算得出通过床层的总气量(标准状态)Q(m3／h)。(6-33)(6-34)6.2.6流化床反应器的工艺计算2.流化床高度的确定(1)流化床层高度Lf的计算①临界流化床高Lmf的计算催化剂用量为WS=静床高度:(6-35)6