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固体流态化演示实验

在化学工业中,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、液固和汽液固反应等。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(大量固体颗粒堆积在一起,便形成了具有一定高度的颗粒床层,这就是名称里的"床")。近年来,流化床设备相对而言得到了广泛的应用。
固定床的基本概念
当流体以较低的空速通过颗粒床层时床层仍处于静止状态,称这种固体颗粒床层为固定床。床层的静态特性是研究床层动态特性和规律的基础,其主要的特征有静床堆积密度和空隙率两个,它们的定义分别如下:静床堆积密度:它由静止床层中的固体颗粒的质量除以静止床层的体积计算而得。静床堆积密度数值的大小与床层中颗粒的堆积松紧程度有关,因此堆积密度数值在流体通过颗粒床层时不是一个定值,如颗粒床层在最紧与最松两种极限状态时,堆积密度就有两种数值,它们的大小在床层最紧与最松时分别测量出相应的床层高度就可以计算得到。静床空隙率: 它是由颗粒的静床堆积密度和固体颗粒密度计算而得。
移动床的基本概念
移动床与固定床相似,不同的是固体颗粒自顶部连续加入,由底部卸出. 移动床离子交换树脂在交换器、再生器和清洗塔之间,周期性流动的离子交换装置。移动床与固定固定床的差别在于反应过程中催化剂从反应器入口向出口缓慢运动,新鲜催化剂(或再生好的催化剂)从反应器入口进入,失活的催化剂从反应器出口移出,进行再生。
流化床的基本概念
当流体空速趋近某一临界速度时,颗粒开始松动,床层略有膨胀,床层高度有所增加;当空速继续加大,此时固体颗粒悬浮在流体中作上下、自转、摇摆等随机运动,好象沸腾的液体在翻腾,此时的颗粒床层称为流化床或沸腾床,临界速度称为起始流化速度。
流化床现象在一定的流体空速内出现,在此流速范围内,随着流速的加大,流化床高度不断增加,床层空隙率相应增大。流化床根据流体有性质不同,可分为散式流化和聚式流化两种类型。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。
固定床、移动床和沸腾床的区分是依据向床层内通气量的大小而定的,随着通气量的增加,一次是固定床、鼓泡床(沸腾床),湍动床,输送床。移动床严格意义上属于流化床的范畴,是颗粒整理向下移动,床层高度不变,例如炼油中的催化重整工艺,是典型的移动床工艺。至于应用范围和优缺点,相对而言流化床技术具有良好的传质、传热和各项均匀性,生产规模大,应用的最广泛,例如基于循环流化床开发的各种煤气化、燃烧工艺等等。固定床和移动床受传质传热的限制,规模小,但是装置投资小,例如鲁奇的碎煤气化技术,就是典型的固定床,通常需要几台炉子一起交替生产,实现整个过程的连续。

固体流态化实验装置

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固体流态化演示实验装置


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