【正文】 南通儀創(chuàng)實(shí)驗(yàn)儀器有限公司 。在此以上的區(qū)域顆粒的含量就近于恒定，這一高度便稱(chēng)作分離高度，旋風(fēng)分離器的第一級(jí)入口理應(yīng)安置在這一位置上。隨著氣流的上升，粒子將按粗細(xì)的順序陸續(xù)地沉析下來(lái)。 九、顆粒的帶出和揚(yáng)析 當(dāng)氣流連續(xù)通過(guò)床層時(shí)，床層內(nèi)那些帶出速度小于操作氣速的顆粒將不斷被帶出去，這種現(xiàn)象稱(chēng)為揚(yáng)析。在流速較小時(shí)，乳相中的氣體以相當(dāng)于起始流化狀態(tài)的速度往上流動(dòng)，而在 u0／umf＞ 6～ 11時(shí)，乳相中的回流氣量將超過(guò)上流氣量，按凈流量算，就成往下流的了。所以自由床中顆?？烧J(rèn)為是全混的。 由于上升氣泡的尾渦中夾帶著顆粒，它們?cè)谕局杏植粩嗯c周?chē)念w粒進(jìn)行著交換，所以在氣泡流動(dòng)劇烈的地區(qū)，大量顆粒被夾帶上升，而在其余的地區(qū)則下降，形成如圖所示的循環(huán)。復(fù)雜形式的內(nèi)部構(gòu)件造成的影響也復(fù)雜，在放大時(shí)會(huì)造成困難，工業(yè)上以易于放大為宜。它往往同時(shí)具有傳熱，控制氣泡聚并甚至減少顆粒帶出的作用。如垂直管、平管，多孔板、水平擋網(wǎng)和斜片百葉窗擋板等。通常分布板開(kāi)孔率取約 1％。一般認(rèn)為其影響范圍大致在 250mm的高度左右。同時(shí)因空氣與原料氣可分路進(jìn)入，一旦混合就已進(jìn)入到了流化床中，因此避免了爆炸的可能性。 (e)是由管柵組成的分布器，如近代乙烯氧氯化法及丙烯氨氧化法等大裝置中都采用。 (c)是保持適當(dāng)間隙的多層篩板所組成的分布板結(jié)構(gòu)，下層板孔大而數(shù)少，起控制壓降的作用，愈往上的各層，孔數(shù)愈多而愈小，便于氣體均布。 (a)及 (b)是單層的篩板設(shè)計(jì)。 三維床 44m f b f m f bq u R u R???2233m f b f m f bq u R u R? ? ???三維床 在氣泡中，氣體的穿流量 q可用下式表示： 二維床 ( ) /C W b c WV V V? ? ?? ? ? ?氣泡云與氣泡的體積比 α C ＝ VC／ Vb， 整個(gè)氣泡暈與氣體積比 α 便為 全部氣泡所占床層的體積分率 0 ( 1 )b b m f b bu u u? ? ? ?? ? ? ?00( 1 )f m f m f m fbf b m f bL L u u u uL u u u? ?? ? ?? ? ???全部氣泡的總體積全部氣泡中粒子的體積?b?( 1 ) CWC m fbVVV????? 在氣泡暈中存在著大量粒子，其所含粒子與氣泡體積之比為： 、氣泡暈中的粒子含量 在氣泡中，粒子的含量是很小的，約在 ～ 左右，通常忽略不計(jì)： 1 / 23( 1 )0 .7 1 1 ( )m f m f WC m fb m f m f bu Vg d u V??????? ? ?????? 其余的粒子全在乳化相中，故乳化相中粒子體積與氣泡體積之比可由下式求出： 1 ( 1 ) ( 1 )f m f be b cbb? ? ?? ? ???? ? ?? ? ? ?七、分布板與內(nèi)構(gòu)件 1. 分布板 分布板設(shè)計(jì)的好壞對(duì)流化床操作有很大影響。對(duì)于最大穩(wěn)定氣泡直徑目前還沒(méi)有可靠的計(jì)算式。云層及尾渦都在氣泡之外，且都伴隨著氣泡上升，其中所含粒子濃度也與乳相中幾乎都是相同的，二者渾然一體，故可總稱(chēng)之謂氣泡暈。 乳化相 氣泡云 尾渦 粒子 氣體 氣泡 在氣泡上升的途中，不斷有一部分顆粒離開(kāi)這一區(qū)域，另一部分顆粒又補(bǔ)充進(jìn)來(lái)，這樣就把床層下部的顆粒夾帶上去而促進(jìn)了全床顆粒的循環(huán)與混合。對(duì)熱效應(yīng)不大，反應(yīng)速度慢，催化劑粒度細(xì)，篩分寬，床內(nèi)無(wú)內(nèi)部構(gòu)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。 一般流化數(shù) F0在 ～ 10 ( F0=u0／ umf )。 對(duì)于球形粒子： u t 2 ()R e 0 . 418PPtPdgu ?? ????1 / 322()40. 4 Re 500225 PtP gu ?? ???? ?? ? ?????1 / 23 . 1 ( )5 0 0 R e 2 0 0 0 0 0PPtPdgu ????? ?? ? ????? ut／ umf 的范圍大致在 10～ 90之間，粒子愈細(xì)，比值也愈大，表示從能夠流化起來(lái)到被帶走為止的這一范圍就愈廣。 當(dāng)氣速增大到某一定值時(shí)，流體對(duì)粒子的曳力與粒子的重力相等，則粒子就會(huì)被氣流所帶走。 五、特征流速 (umf )： 是指剛剛能夠使粒子流化起來(lái)的氣體空床流速。 四、流化床的優(yōu)、缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)： (1)傳熱效能高，床內(nèi)溫度易于維持均一 (2)可方便地輸送固體粒子 (3)可以使用細(xì)粒子催化劑，充分發(fā)揮催化劑的效能 缺點(diǎn)： (1)氣 — 固兩相接觸不夠有效； (2)粒子的全混，造成氣體的部分返混，減小了反應(yīng)速度和造成副反應(yīng)的增加。由于床層中原來(lái)擠緊著的粒子先要被松動(dòng)開(kāi)來(lái)，所以需要比靜床壓力 (W／ At) 稍大一點(diǎn)的△ P，一旦粒子已經(jīng)松動(dòng)，壓降又恢復(fù)到 (W／ At)之值。 三、流化床床層壓降 Δ P 500 300 200 100 50 1 2 umf 10 5 0 10 0 空床流速 u0 ㎝ /s 固定床 流化床 夾帶開(kāi)始 Δ P= W / At 斜率 =1 圖 均勻砂粒床層壓降與氣速的關(guān)系 圖 u0的增加而改變的情況。 當(dāng)氣速超過(guò)了粒子的帶出速度 ut時(shí)，粒子就會(huì)被氣流帶走。 如床徑很小、而床高與床徑比較大時(shí)，氣泡在上升過(guò)程中可能聚并增大甚至達(dá)到占據(jù)整個(gè)床層截面的地步，將固體粒子一節(jié)節(jié)地往上柱塞式地推動(dòng)，直到某一位置而崩落為止，這種情況叫做節(jié)涌。 在流化床中，床面以下的部分稱(chēng)密相床，床面以上的部分因也有一些粒子被拋擲和夾帶上去，故稱(chēng)稀相床。 對(duì)于液 — 固系統(tǒng)，流體與粒子的密度相差不大，故 umf一般很小，流速進(jìn)一步提高時(shí)，床層膨脹均勻且波動(dòng)很小， 粒子在床內(nèi)的分布也比較均勻，稱(chēng)作散式流化床， 對(duì)氣 — 固系統(tǒng)而言，氣速超過(guò) umf 后，就出現(xiàn)氣泡，通稱(chēng)鼓泡床。 流態(tài)化 使固體顆粒具有像流體一樣的流動(dòng)性質(zhì)，稱(chēng)之為流態(tài)化。但目前尚無(wú)普遍適用和行之有效的固定床反應(yīng)器失控判據(jù)。 控制參數(shù) ω A0、 TC、 T0以及 U/dt都可能是敏感性參數(shù)，其微小的變化都有可能引起反應(yīng)器失控。絕熱反應(yīng)器的熱點(diǎn)位于床層出口，換熱式和自熱式的熱點(diǎn)位置則與許多因素有關(guān) 熱點(diǎn)溫度 Tm的值介于進(jìn)入床層的反應(yīng)氣體溫度 T0和 (T0+λ)之間，其具體數(shù)值與反應(yīng)熱效應(yīng)以及床層的傳熱強(qiáng)度有關(guān)。 選定自熱反應(yīng)器進(jìn)出口條件時(shí)應(yīng)注意，進(jìn)入反應(yīng)器的原料溫度 TC0， 由反應(yīng)器流出的物料溫度 TLr及最終轉(zhuǎn)化率 XALr間，存在下列關(guān)系 0Lr ALC rTT x???表明三者間只能自由選定兩個(gè)量，另一個(gè)由該式確定。 β ＝ 1，則 GCpt＝ GCPt，原料氣為冷卻介質(zhì)，為自熱反應(yīng)器。 模型方程式 ()～ 式 ()原則上也可用于自熱式固定床反應(yīng)器。 優(yōu)、缺點(diǎn)： 并流：優(yōu)點(diǎn)是后期降溫較慢，不足是前期升溫較慢。無(wú)論逆流還是并流，反應(yīng)前期放熱速率都最大。比較這兩張圖可以發(fā)現(xiàn)，逆流式床層內(nèi)氣體溫度很快就升高至熱點(diǎn)溫度，且反應(yīng)后期反應(yīng)溫度下降的速度較快，并流式正好與其相反。這里以自熱式反應(yīng)器為例，討論流向的影響。只適用于放熱反應(yīng)，而且是原料氣必須預(yù)熱的系統(tǒng)。 進(jìn)料溫度的選擇必須兼顧收率與反應(yīng)選擇性這兩個(gè)方面。根據(jù)計(jì)算知， 628K時(shí)的選擇性為 ％， 而 633K時(shí)則降至 ％， 即反應(yīng)選擇性系隨進(jìn)料溫度的增加而降低的。由于苯酐為目的產(chǎn)物，從這點(diǎn)看，采用較高的進(jìn)料溫度是有利的。這種現(xiàn)象稱(chēng)為飛溫，也就是后面還要討論到的參數(shù)敏感性問(wèn)題。比較 T0＝ 633K和 635K兩條溫度分布曲線知，進(jìn)料溫度僅相差 2K，熱點(diǎn)溫度就相差了 20多度。當(dāng) T0=628～ 635K時(shí)，軸向溫度分布曲線都存在極大點(diǎn)，即熱點(diǎn)。所以，評(píng)價(jià) TXA曲線的優(yōu)劣主要是看反應(yīng)中后期接近最佳溫度曲線的程度。注意的是圖 離最佳溫度曲線甚遠(yuǎn)，但這對(duì)整個(gè)反應(yīng)過(guò)程來(lái)說(shuō)，并不會(huì)產(chǎn)生很大的影響。 比較這幾條曲線可知，它們接近最佳溫度曲線的程度是不同的，差別的存在是進(jìn)料溫度不同的結(jié)果。 原因 在實(shí)際生產(chǎn)中，熱點(diǎn)的位置及其溫度的高低是反應(yīng)器操作控制的一個(gè)極為重要的依據(jù)，借此可判斷反應(yīng)器運(yùn)轉(zhuǎn)的情況。在極大值處， dT/dXA＝ 0，由式 ()知， dT/dZ亦應(yīng)等于零。 反應(yīng)初期遠(yuǎn)離平衡，反應(yīng)速率大，以致反應(yīng)放熱速率大于冷卻介質(zhì)移熱速率，因而溫度隨轉(zhuǎn)化率的增加而升高。 P M D A B K N F E G H Q x A T ? ?? ?0 004 ( )r ACAA A P t A P t b AtdTdx M CH U T Td M C?????? ?? ??? R() 先看 ABD曲線，溫度先隨轉(zhuǎn)