任務2-4流化床反應器操作指導

1、v任務2-1 固定床反應器仿真操作v任務2-2 確定氣固相反應器類型v任務2-3 固定床反應器操作指導v任務2-4 流化床反應器操作指導v任務2-5 流化床反應器仿真操作固定床反應器：固定床反應器：床層溫度難以控制，熱效應大的反應難床層溫度難以控制，熱效應大的反應難以防止局部過熱；以防止局部過熱；固體物料或催化劑的更換或高溫下輸送固體物料或催化劑的更換或高溫下輸送較難。較難。溫度溫度最高溫度最高溫度 使固體顆粒懸浮于流動的流體中，并使整個系使固體顆粒懸浮于流動的流體中，并使整個系統(tǒng)具有類似流體的性質(zhì)。統(tǒng)具有類似流體的性質(zhì)。 催化反應、顆粒物料燃燒汽化、干燥、焙燒以催化反應、顆粒物料燃燒汽化、干

2、燥、焙燒以及輸送等過程。及輸送等過程。 理理想想流流化化床床實際生產(chǎn)中，通常采用的操作氣速在0.150.5m/s。對熱效應不大、反應速率慢、催化劑粒度小、篩分寬、床內(nèi)無內(nèi)部構件和要求催化劑帶出量少的情況，宜選用較低氣速。反之，則宜用較高的氣速。駝峰駝峰降速時降速時umf utmfuuk0流化數(shù)一般在1.510的范圍內(nèi)，也有高達幾十甚至幾百的。如制苯酐的流化數(shù)k1040，石油催化裂化k=3001000。u散式流態(tài)化（液固系統(tǒng)）：固體顆粒均勻分散在液體中，顆粒散式流態(tài)化（液固系統(tǒng)）：固體顆粒均勻分散在液體中，顆粒間無顯著的干擾，有一穩(wěn)定的上界面。間無顯著的干擾，有一穩(wěn)定的上界面。理想流態(tài)化理想流態(tài)

3、化u聚式流態(tài)化（氣固系統(tǒng)）：極不穩(wěn)定的沸騰床，處于流態(tài)化聚式流態(tài)化（氣固系統(tǒng)）：極不穩(wěn)定的沸騰床，處于流態(tài)化的顆粒群是連續(xù)的，稱連續(xù)相，氣泡是分散的，叫分散相。的顆粒群是連續(xù)的，稱連續(xù)相，氣泡是分散的，叫分散相。在床層的空穴處，氣體涌向空穴，流速增大，并夾帶少量顆在床層的空穴處，氣體涌向空穴，流速增大，并夾帶少量顆粒以氣泡的形式不連續(xù)地通過床層，在上升時逐漸長大、合粒以氣泡的形式不連續(xù)地通過床層，在上升時逐漸長大、合并或破裂，使床層極不穩(wěn)定、極不均勻。并或破裂，使床層極不穩(wěn)定、極不均勻。 兩種流態(tài)化p與u的關系溝流溝流處理方處理方法：法：預先預先干燥物料干燥物料并適當加并適當加大氣速，大氣速，

4、在床內(nèi)加在床內(nèi)加內(nèi)部構件內(nèi)部構件及改善分及改善分布板結構布板結構等等 處理方法：處理方法：在床內(nèi)加在床內(nèi)加設內(nèi)部構件，以防止大設內(nèi)部構件，以防止大氣泡的產(chǎn)生，或在可能氣泡的產(chǎn)生，或在可能的情況下減小氣速和床的情況下減小氣速和床層高徑比層高徑比動畫動畫1-加料口2-氣固分離裝置3-殼體4-換熱器5-內(nèi)部構件6-卸料口7-氣體分布裝置 氣體預分布器氣體預分布器 氣體分布板氣體分布板氣體分布裝置 包括氣體預分布器和氣體分布板。其作用是使氣體均勻分布，以形成良好的初始流化條件，同時支承固體顆粒。彎彎管管式式同同心心圓圓殼殼帽帽式式充充填填式式開開口口式式氣氣體體分分布布 支撐：床層上的固體顆粒不至于漏

5、下 分流：使氣體分布均勻，造成良好的起始 流化條件 導向：抑制氣固惡性聚式流態(tài)化 類型：直孔型、直流型、側流型、密孔型、填充型、短管式分布板以及多管式氣流分布器等 (1)直孔型分布板泡帽側縫分布板 泡帽側孔分布板 (3)側流型分布板直孔泡帽分布板錐型側縫分布板錐型側孔分布板錐型側縫分布板內(nèi)部構件：作用：改善流化操作質(zhì)量 （1）減少氣體返混； （2）使氣泡破碎，增強氣固相間接觸； （3）降低流化床層的高度，減少顆粒的帶出。工業(yè)上氣速較低時，可選用金屬絲擋網(wǎng)。一般用擋板。內(nèi)內(nèi)旋旋外外旋旋多多旋旋缺點：顆粒沿床高產(chǎn)生分級，床層縱向的溫度梯度增大，顆粒的磨損也增大。氣氣固固分分作用：回收細粒作用：回收

6、細粒形式：設置分離段形式：設置分離段 設置收塵器設置收塵器 旋風分離器、過濾管旋風分離器、過濾管列管式換熱器：單管式和套管式 管束式換熱器：直列和橫列鼠籠式換熱器 蛇管式換熱器 列列管管式式換換立立式式橫橫排排管管束束鼠鼠籠籠式式蛇蛇管管式式氣固相反應器的選擇氣固相反應器的選擇流化床直徑的計算流化床直徑的計算 流化床高度的確定流化床高度的確定（1）流流化化床床式中式中 D反應器直徑，m； qv操作條件下的氣體體積流量，m3/s； u0操作空床氣速，m/s。0vuq4D擴擴大大tvdduqD4流化床高1流化床層高度(濃相段高度)h12分離段高度h23擴大段高度h”24錐底部分高度h3流化床總高度

7、 h=h1+h2+h”2+h3五、五、流流化化床床反反應應（一）顆粒粒度和組成的控制（二）壓力的測量與控制（三）溫度的測量與控制（四）流量控制（五）開停車及防止事故的發(fā)生（一）一）顆顆粒粒粒粒度度對流態(tài)化質(zhì)量和化學反應轉化率有重要影響。氨氧化制丙烯腈的反應器：要求粒徑小于44m的“關鍵組分”粒子占20%-40%，措施：安裝 “造粉器”。造粉：當發(fā)現(xiàn)床層內(nèi)粒徑小于44m的粒子小于12%時，就啟動造粉器。造粉器實際上就是一個簡單的氣流噴槍。它是用壓縮空氣以大于300m/s的流速噴入床層，黏結的催化劑粒子即被粉碎，從而增加了粒徑小于44m離子的含量。檢測：在造粉過程中，要不斷從反應器中取出固體顆粒樣

8、品，進行粒度和含量的分析，直到細粉含量達到要求為止。（二）二）壓壓力力的的u 了解流化床各部位是否正常工作較直觀的方法u 對于實驗室規(guī)模的裝置，常用U型管壓力計，通常壓力計的插口需配置過濾器，以防止粉塵進入U型管。工業(yè)裝置上采用帶吹掃氣的金屬管作測壓管。測壓管直徑一般為12-25. 4 mm ，為了確保管線不漏氣，所有絲接的部位最后都是焊接的，同時也要確保閥門不漏氣。 u 由于流化床呈脈沖式運動，需要安裝有阻尼的壓力指示儀表，如壓差計、壓力表等。有經(jīng)驗的操作者常常能通過測壓儀表的運動預測或發(fā)現(xiàn)操作故障。 （三）三）溫溫度度的的 目標：床內(nèi)溫度分布均勻，符合工藝要求的溫度范圍，化學反應的最優(yōu)反應

9、溫度。 測量手段：標準的熱敏元件，如適應各種范圍溫度測量的熱電偶。 床層軸向和徑向的分布數(shù)據(jù)死區(qū)反應過于劇烈換熱設備發(fā)生故障高溫區(qū)可及時調(diào)整氣體流量來改變流化狀態(tài)，從而消除 可以通過調(diào)節(jié)反應物流量或配比加以改變。 加以排除（四）四）流流u 保證最優(yōu)流化狀態(tài)下，有較高的反應轉化率。u 一般原則是氣量達到最優(yōu)流態(tài)化所需的氣速后，應在不超過工藝要求的最高反應溫度或不低于工藝要求的最低反應溫度的前提下，盡可能提高氣體流量，以獲得最高的生產(chǎn)能力。u 氣體流量的測量一般采用孔板流量計，要求被測的氣體是清潔的。當氣體中含有水、油和固體粉塵時，通常要先凈化，然后再進行測量。系統(tǒng)內(nèi)部的固體顆粒運動，通常是被控制

10、的，但一般并不計量。它的調(diào)節(jié)常常在一個推理的基礎上，如根據(jù)溫度、壓力、催化劑活性、氣體分析等要求來調(diào)整。在許多煅燒操作中，常根據(jù)煅燒物料的顏色來控制固體的給料。（五）五）開開停停車車及及粗顆粒：細顆粒：容易團聚，尤其是用未經(jīng)脫油、脫濕的氣體流化時1先用被間接加熱的空氣加熱反應器，以便趕走反應器內(nèi)的濕氣，使反應器趨于熱穩(wěn)定狀態(tài)。2當反應器達到熱穩(wěn)定狀態(tài)后，用熱空氣將催化劑由貯罐輸送到反應器內(nèi)，直至反應器內(nèi)的催化劑量足以封住一級旋風分離器料腿時，才開始向反應器內(nèi)送入速度超過臨界流化速度不太多的熱風（熱風進口溫度應大于400），直至催化劑量加到規(guī)定量的1/21/3時，停止輸送催化劑，適當加大流態(tài)化熱風。對于熱風的量，應隨著床溫的升高予以調(diào)節(jié)，以不大于正常操作氣速為度。（五）五）開開停停車車及及粗顆粒：細顆粒：容易團聚，尤其是用未經(jīng)脫油、脫濕的氣體流化時3當床溫達到可以投料反應的溫度時，開始投料。如果是放熱反應，隨著反應的進行，逐步降低進氣溫度，直至切斷熱源，送入常溫氣體。如果有過剩的熱能，可以提高進